Nuove conoscenze sul metabolismo del microbiota intestinale

L'intestino svolge un ruolo centrale nella salute umana. La composizione del microbiota e le sue funzioni per il benessere umano dipendono fortemente dalla capacità dei batteri di adattarsi ai continui cambiamenti dell'ambiente intestinale. La questione di come i commensali intestinali adattino il loro metabolismo alle fluttuazioni quotidiane dell'alimentazione è diventata quindi un argomento centrale della ricerca sul microbiota.

Sebbene l'ecosistema microbico dell'intestino sia diverso da persona a persona, esistono alcune specie comuni. Tra queste, Bacteroides thetaiotaomicron. Questi microbi hanno decine di diversi complessi multiproteici che sono codificati in siti specifici del genoma - i cosiddetti PUL ( loci di utilizzo deipolisaccaridi). I complessi possono legare, scindere e importare specifici polisaccaridi, contribuendo così al successo della colonizzazione dell'intestino. La formazione di questi complessi PUL è strettamente controllata a livello di trascrizione, dove l'informazione del DNA viene trascritta in acido ribonucleico messaggero (mRNA). Il modo in cui le PUL sono regolate a livello post-trascrizionale per reagire ai cambiamenti ambientali, tuttavia, è ancora in gran parte inesplorato. È da qui che sono partiti gli scienziati dell'Istituto Helmholtz per la ricerca sulle infezioni basate sull'RNA (HIRI) di Würzburg, una sede del Centro Helmholtz per la ricerca sulle infezioni (HZI) di Braunschweig, in collaborazione con la Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) e la cattedra di microbiologia della JMU. In collaborazione con la Vanderbilt University di Nashville (Tennessee, USA) e l'Università di Toronto in Canada, hanno condotto una serie di esperimenti in vitro e in vivo.

"I nostri risultati indicano una rete notevolmente complessa basata sull'RNA che controlla l'espressione di PUL in B. thetaiotaomicron ", afferma l'autore corrispondente Alexander Westermann, spiegando i risultati dello studio, che è stato pubblicato sulla rivista Nature Communications . "Questo completa un lavoro precedente che si concentrava sui meccanismi di controllo trascrizionali", aggiunge.

Una rete complessa

Al centro di questa rete c'è la proteina RNA-binding RbpB: "Abbiamo scoperto che l'assenza di RbpB compromette in modo significativo la colonizzazione intestinale", spiega a Ann-Sophie Rüttiger, prima autrice dello studio e dottoranda nel laboratorio di Alexander Westermann.

L'analisi funzionale ha mostrato che RbpB interagisce con centinaia di trascritti cellulari. Questi includono un gruppo di molecole di RNA non codificanti correlate (FopS, della famiglia degli sRNA paraloghi) con 14 membri. Insieme, RbpB e FopS controllano i processi di produzione di energia e quindi assicurano che i microbi possano reagire in modo ottimale ai cambiamenti delle condizioni. "Questo studio amplia la nostra comprensione del controllo metabolico coordinato dagli RNA, che è cruciale per le possibilità di sopravvivenza delle specie di microbiota dominanti", afferma Rüttiger.

Gli studi futuri approfondiranno la struttura di RbpB e identificheranno i meccanismi chiave del legame con l'RNA. Il team prevede anche di analizzare la somiglianza funzionale di RbpB con altre proteine che legano l'RNA, al fine di decifrare i punti centrali di controllo post-trascrizionale nel microbiota intestinale.

Una conoscenza approfondita delle funzioni dei geni e delle proteine batteriche potrebbe contribuire in modo significativo allo sviluppo di nuovi approcci terapeutici per combattere le malattie infettive e intestinali e per promuovere la salute influenzando in modo specifico il microbiota intestinale. "I nostri risultati offrono un approccio promettente per comprendere meglio questo consorzio microbico e renderlo utilizzabile per nuove strategie terapeutiche", riassume Westermann.