Credito: Dr. Tim Blower, Università di Durham
Un nuovo studio condotto da un team di bioscienziati della Durham University, nel Regno Unito, in collaborazione con l'Università di Liverpool, la Northumbria University e il New England Biolabs, spera di sfruttare i sistemi di difesa recentemente caratterizzati nei batteri per confrontare i cambiamenti nel genoma umano.
Anche gli studenti universitari della Durham University hanno lavorato a questa ricerca per dimostrare il complesso funzionamento dell'immunità innata batterica.
I batteri hanno sviluppato una moltitudine di sistemi di difesa per proteggersi dai virus chiamati batteriofagi. Molti di questi sistemi sono già stati sviluppati in utili strumenti biotecnologici, come per l'editing genetico, in cui vengono apportate piccole modifiche al bersaglio DNA.
I ricercatori hanno dimostrato che due sistemi di difesa hanno funzionato in modo complementare per proteggere i batteri dai batteriofagi.
Un sistema proteggeva i batteri dai batteriofagi che non avevano alcuna modifica al loro DNA.
Credito: Dr. Tim Blower, Università di Durham
Alcuni batteriofagi modificano il loro DNA per evitare questo primo sistema di difesa. Un secondo sistema, chiamato BrxU, proteggeva i batteri da quei batteriofagi con DNA modificato, fornendo così un secondo strato di difesa.
I ricercatori hanno costruito un'immagine 3D estremamente dettagliata di BrxU per capire meglio come protegge dai batteriofagi con DNA modificato.
BrxU ha il potenziale per essere un altro utile strumento biotecnologico, perché le stesse modificazioni del DNA che BrxU riconosce compaiono in tutto il genoma umano e si alterano nel cancro e nelle malattie neurodegenerative.
L'autore senior dello studio, il dottor Tim Blower, professore associato e membro del Lister Institute Prize presso il Dipartimento di Bioscienze dell'Università di Durham, ha dichiarato: “Essere in grado di riconoscere il DNA modificato è fondamentale, poiché modifiche simili si trovano in tutto il DNA del genoma umano. .
"Questo ulteriore livello di informazioni, l'"epigenoma", si altera man mano che cresciamo e cambia anche nei casi di cancro e malattie neurodegenerative.
"Se possiamo sviluppare BrxU come strumento biotecnologico per mappare questo epigenoma, trasformerà la nostra comprensione delle informazioni adattative che controllano la nostra crescita e la progressione della malattia".
I risultati dello studio dell'autore principale, il dott. David Picton e dei suoi collaboratori, sono pubblicati sulla rivista Ricerca sugli acidi nucleici.
I 97 studenti universitari coinvolti in questo lavoro erano negli ultimi anni dei loro diplomi di laurea o MBiol presso il Dipartimento di Bioscienze, Università di Durham.
Come parte di un laboratorio di microbiologia progettato per fornire un insegnamento guidato dalla ricerca, sono stati incaricati di isolare nuovi batteriofagi per lo studio. Questi batteriofagi per fortuna non danneggiano gli esseri umani, ma proprio come il sistema immunitario umano risponde alle infezioni, i batteri sono stati costretti a sviluppare il proprio sistema immunitario che protegge dai batteriofagi.
I batteriofagi sono stati raccolti dal fiume Wear, dagli stagni del College e da altri corsi d'acqua intorno a Durham. Sono stati quindi utilizzati per testare l'immunità innata del batteriofago in E. coli batteri.
Riferimento: "L'isola di difesa dei fagi di un plasmide multiresistente utilizza sia la restrizione BREX che di tipo IV per la protezione complementare dai virus" di David Picton, Yvette Luyten, Richard Morgan, Andrew Nelson, Darren Smith, David Dryden, Jay Hinton e Tim Blower, 17 ottobre 2021, Ricerca sugli acidi nucleici.
DOI: 10.1093/nar/gkab906
La ricerca è stata finanziata nel Regno Unito dal Biotechnology and Biological Sciences Research Council Newcastle-Liverpool-Durham Doctoral Training Partnership, dal Lister Institute of Preventive Medicine, dal Biophysical Sciences Institute della Durham University e dal Wellcome Trust.
