RICERCA ITALIANA     

RUOLO DEI METALLI DI TRANSIZIONE, DISPONIBILI O CHELATI A PROTEINE

SPECIFICHE, NELLA MODULAZIONE DELL'ESPRESSIONE DI GENI DI VIRULENZA IN BATTERI ADESIVI E/O INTRACELLULARI FACOLTATIVI

Seconda Università degli Studi di Napoli

Abstract

I metalli di transizioni sono essenziali per tutti gli organismi, poiché sono cofattori di numerose proteine con funzioni catalitiche e/o strutturali. L'adeguato reperimento dei metalli è complesso per i batteri intracellulari facoltativi, che, colonizzando ambienti in cui i metalli sono scarsamente disponibili, devono competere con il loro ospite per acquisirli. Nei mammiferi, infatti, i metalli quali Fe, Zn e Cu sono sequestrati da proteine, tra cui la ferritina, la transferrina e la lattoferrina, che ne prevengono la potenziale reattività che potrebbe portare alla sintesi di specie reattive dell’ossigeno e ne limitano la disponibilità per i microorganismi invasivi. I batteri patogeni rispondono a queste limitazioni mediante l’induzione di funzioni metaboliche utili a superare queste deficienze nutrizionali e/o mediante l’induzione di geni di virulenza utili a favorire l’immediata sopravvivenza e la successiva diffusione nei siti di infezione. L’esito di tale competizione tra la cellula ospite ed il microrganismo è certamente uno dei più importanti fattori che determinano la capacità dei patogeni di moltiplicarsi e causare la malattia.
Lo scopo di questo programma di ricerca è quello di ottenere una migliore comprensione del ruolo rivestito da Fe, Zn e Cu nelle infezioni causate da diversi batteri intracellulari facoltativi. Per indagare il ruolo dei metalli di transizione nella patogenesi batterica, questo programma unisce cinque >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Piera VALENTI Seconda Università degli Studi di NAPOLI

Obiettivo del Programma di Ricerca

Studi recenti da noi condotti hanno dimostrato che Fe, Cu e Zn giocano un ruolo fondamentale in diversi processi quali:
- l’attivazione di segnali che regolano la transizione dei batteri dall’ambiente extra a quello intracellulare
-l’efficienza di invasione delle cellule epiteliali o macrofagiche dell'ospite
-il meccanismo di “escape” dai fagosomi ed endosomi
-la moltiplicazione dei batteri in ambiente intracellulare
-la formazione di specie reattive dell’ossigeno (ROS)
-l’aumento della trascrizione di geni di virulenza in risposta alla carenza di ferro
-il ruolo della Cu,Zn superossido dismutasi (Cu,ZnSOD)nella sopravvivenza batterica intracellulare
-il folding, la stabilità e la modulazione della funzione di Cu,ZnSOD
-nuove possibili funzioni della ferritina di Listeria spp

Inoltre, tra le metalloproteine, abbiamo dimostrato nuove funzioni della lattoferrina (Lf) quali la :
-influenza sull’aggregazione batterica e lo sviluppo del biofilm ferro-dipendente
-inibizione di adesione di alcuni batteri, ferro-indipendente
-inibizione dell’invasione di alcuni batteri, ferro-indipendente
-amplificazione dei segnali pro-apoptotici, che alterano l’equilibrio a favore dell’apoptosi invece della necrosi

Nella presente proposta si studiera’ l’influenza di Fe,Cu e Zn come pure delle >>>

Risultati parziali attesi

RISULTATI PARZIALI ATTESI

BURKHOLDERIA CENOCEPACIA (UR5,UR1,UR2)
-RUOLO DI Fe, Cu, E Zn E DELLA LF SULLA AGGREGAZIONE, FORMAZIONE BIOFILM, ADESIVITA' ED INVASIVITA' (UR5)
-ATTIVITA' ANTI-ADESIVA ED ANTI-INVASIVA DELLA LF e SUA INFLUENZA SUL GENOMA CELLULARE (UR5 )
-RUOLO DI CU,ZNSOD SULLA SOPRAVVIVENZA BATTERICA IN MACROFAGI E NEGLI EPITELI BRONCHIALI (UR5 E UR1)
-CONTROLLO DELL'ESPRESSIONE POST-TRASCRIZIONALE DI GENI COINVOLTI NEL PROCESSO ADESIVO/INVASIVO IN RISPOSTA A Fe, Cu, E Zn (UR2)

LISTERIA MONOCYTOGENES e LISTERIA IVANOVII (UR3, UR2, UR4 E UR5)
-EFFETTO DI CONDIZIONI DI STRESS SULLA SOPRAVVIVENZA ED INVASIVITA' (UR3)
-CONTROLLO DELL'ESPRESSIONE POST-TRASCRIZIONALE DI GENI COINVOLTI NEL PROCESSO ADESIVO/INVASIVO IN RISPOSTA A Fe, Cu, E Zn.(UR2)
-CORRELAZIONE TRA LA BATTERIOFERRITINA E LA PATOGENICITA'(UR4 E UR5)

YERSINIA spp
CONTROLLO DELL'ESPRESSIONE POST-TRASCRIZIONALE DI GENI COINVOLTI NEL PROCESSO ADESIVO/INVASIVO IN RISPOSTA A Fe, Cu, E Zn.(RU2)

SALMONELLA spp.
RUOLO DI SODC1 E SODC2 SULLA PATOGENICITA' DI SALMONELLA spp.(UR1 e RU5)

Cu,ZnSOD
-CARATTERIZZAZIONE STRUTTURALE E FUNZIONALE DI Cu,ZnSOD DA BATTERI PATOGENI UR1
-STUDIO DI DOMINI LEGANTI METALLO-LEGANTI PRESENTI IN ALCUNE CU,ZNSOD BATTERICHE (UR1)
-ANALISI DELLA STABILITÀ TERMICA E DELLE PROPRIETÀ REDOX DELLA CU-SOD DI M. TUBERCULOSIS (UR1) >>>

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

Le interazioni tra ospite e parassita variano da una infezione acuta in cui i patogeni sono rapidamente uccisi, a uno stato infettivo cronico in cui i batteri sopravvivono all’interno dell’ospite causando infezioni ricorrenti. Un fattore chiave per questo comportamento è che i batteri possono vivere associati ad una superficie, immersi in una matrice polimerica formando biofilm (Costerton et al, 1999) o possono sopravvivere dentro le cellule epiteliali e macrofagiche.
Rispetto ai batteri che vivono in forma libera, detta plantonica, quelli che si trovano in forma aggregata o in biofilm esibiscono notevoli differenze nell’espressione genica e nella fisiologia. La caratteristica più nota è la resistenza agli antibiotici, al killing dei fagociti e ai biocidi non specifici (fino a 1000 volte più resistenti) (Costerton et al, 1999, Singh, 2004). Le infezioni dovute a batteri che formano biofilm sono estremamente difficili da eradicare anche se sono causate da batteri che si dimostravano sensibili agli antibiotici quando cresciuti in forma plantonica. Inoltre, anche se si raggiungono alte concentrazioni di antibiotico nel sito dell’infezione, questi batteri, in forma di biofilm, sono resistenti (Geller et al 2002; Cremieux et al 1989; Joly et al, 1987). Studi precedenti hanno dimostrato che il ferro (Fe) può giocare un ruolo importante nello sviluppo del biofilm: in Streptococcus mutans la disponibilità di Fe inibisce la formazione di biofilm >>>