Un nuovo studio pubblicato sulla rivista Nature Microbiology ha svelato una scoperta straordinaria che potrebbe trasformare il mondo della medicina e dell’agricoltura. I ricercatori della McMaster University, in Canada, insieme al Boston Children’s Hospital, alla Harvard Medical School, all’Università di Stoccolma e all’Università di Yale, hanno identificato una nuova classe di tossine insetticide prodotte da alcuni batteri del genere Streptomyces. Questi microrganismi, che vivono nel terreno e sono tra i più abbondanti al mondo, potrebbero avere applicazioni fondamentali nella lotta contro le malattie infettive, ma anche nel controllo dei parassiti agricoli.
Streptomyces e l’odore di terra dopo la pioggia
Chi non ha mai avvertito il caratteristico odore di terra che pervade l’aria subito dopo la pioggia? Questo odore è causato dalla presenza di Streptomyces, un tipo di batterio che si trova in ogni giardino, parco e campo del pianeta. Oltre a questo odore familiare, questi batteri sono dei veri e propri produttori di sostanze chimiche bioattive, tra cui antibiotici, immunosoppressori e composti antitumorali. Le loro capacità non si limitano, tuttavia, alla produzione di molecole utili per l’uomo: gli Streptomyces sono anche in grado di produrre tossine che potrebbero essere sfruttate in vari settori.
Le tossine insetticide di Streptomyces antiquus
Il nuovo studio ha portato alla luce una scoperta sorprendente: alcuni ceppi di Streptomyces sono in grado di produrre tossine letali per una varietà di insetti. Queste tossine, chiamate proteine insetticide di Streptomyces antiquus o Saip, sono simili, a livello strutturale, alla tossina difterica, ma, a differenza di quest’ultima, non causano malattie nell’uomo. “Queste tossine, che abbiamo chiamato proteine insetticide di Streptomyces antiquus, o Saip, colpiscono solo le cellule degli insetti”, ha spiegato Cameron Currie, professore del Dipartimento di biochimica e scienze biomediche della McMaster University e coautore dello studio.
La scoperta delle proteine “Flower” e il loro ruolo nella tossicità
Per comprendere come le tossine Saip agiscano solo sugli insetti, i ricercatori hanno utilizzato la tecnologia di editing genomico Crispr per identificare i fattori che rendono queste tossine letali per gli insetti. Disattivando i geni delle cellule degli insetti, gli scienziati hanno scoperto una proteina di superficie chiamata “Flower”, che è l’unico recettore conosciuto per le tossine Saip. “Queste tossine non possono entrare nelle cellule senza questo recettore, ed è il motivo per cui non hanno alcun effetto sugli esseri umani”, ha aggiunto Currie. La scoperta di questa proteina recettoriale rappresenta un passo importante per comprendere la specificità d’azione delle tossine di Streptomyces.
Un passato antico di oltre 100 milioni di anni
I ricercatori sono riusciti anche a ricostruire l’origine evolutiva delle tossine Saip. La loro ricerca ha rivelato che queste tossine sono presenti da oltre 100 milioni di anni, suggerendo che siano antiche quanto la stessa evoluzione di alcuni batteri. Questa scoperta porta con sé anche delle riflessioni sul possibile ruolo che queste tossine potrebbero aver avuto nel plasmare le malattie umane. “Sappiamo che il batterio che causa la difterite ha acquisito la sua tossina da un’altra specie di batteri molto tempo fa, quindi è possibile che queste tossine di Streptomyces siano state il ‘calderone’ per la successiva comparsa della tossina difterica”, ha ipotizzato Currie.
Streptomyces: da alleati a potenziali nemici degli insetti
Non tutti gli Streptomyces producono tossine, ma alcuni ceppi, evolutisi in modo diverso, sembrano avere un ruolo patogeno verso gli insetti. Questi ceppi specializzati non si limitano ad uccidere gli insetti, ma sono anche molto efficienti nel consumarli, utilizzando i corpi degli insetti morti come fonte di nutrienti essenziali. “Non si limitano a uccidere gli insetti, ma sono anche straordinariamente efficienti nel consumarli, utilizzando i loro ospiti morti come fonte di nutrienti essenziali”, ha sottolineato Currie.
Possibili applicazioni in agricoltura e medicina
La scoperta delle tossine Saip potrebbe avere implicazioni significative non solo per la medicina, ma anche per il settore agricolo. Infatti, le tossine insetticide potrebbero essere utilizzate per controllare vettori di malattie come le zanzare, che trasmettono malattie come la malaria e il virus del West Nile, o per proteggere i raccolti da insetti dannosi. “Una tossina come questa potrebbe potenzialmente contribuire a controllare i vettori di malattie umane, come le zanzare, o forse essere utilizzata per proteggere i raccolti dagli insetti nocivi”, ha dichiarato Currie.
Oltre all’uso contro gli insetti, le tossine prodotte da Streptomyces potrebbero avere un impatto significativo nel campo della biotecnologia, dove altre tossine batteriche sono già utilizzate in applicazioni mediche e cosmetiche, come nel caso del botox.
La scienza dietro la scoperta e i passi futuri
Questa scoperta si inserisce nel lungo percorso di studi sui Streptomyces, batteri già noti per la loro capacità di produrre antibiotici naturali. Currie e il suo team sono ottimisti riguardo alle potenzialità cliniche delle nuove sostanze chimiche identificate, che potrebbero rivoluzionare il trattamento di infezioni resistenti agli antibiotici.
“Al momento, si tratta di una scoperta scientifica di base, ma che potrebbe avere applicazioni pratiche concrete in futuro”, ha concluso Currie, che sta lavorando insieme ai suoi collaboratori per brevettare la scoperta e iniziare a esplorarne le potenziali vie di commercializzazione, in particolare nel settore agricolo.
Un campo di ricerca ancora inesplorato
Nonostante la grande quantità di ricerche già condotte su Streptomyces, questa scoperta sottolinea quanto ancora ci sia da imparare sui batteri. “Aver identificato qualcosa di così nuovo in uno dei gruppi di batteri più abbondanti e studiati al mondo sottolinea quanto poco sappiamo in realtà su di loro”, ha osservato Currie. La scoperta delle tossine Saip non solo apre nuove frontiere per la medicina e l’agricoltura, ma ricorda anche l’incredibile diversità e le capacità sorprendenti dei batteri, che continuano a riservare sorprese per la scienza.
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