Sei in Home . La Ricerca . Progressi di ricerca . Frammenti di RNA del batterio Pseudomonas aeruginosa sono nuovi bersagli terapeutici

Recensione di pubblicazione da progetto FFC

15 maggio 2018

Frammenti di RNA del batterio Pseudomonas aeruginosa sono nuovi bersagli terapeutici

Flaminia Malvezzi

Per superare l’aumento delle resistenze ai farmaci antimicrobici è importante lo sviluppo di nuove strategie. I batteri producono brevi sequenze di acido ribonucleico di RNA (sRNA) che non hanno ruolo codificante – cioè non portano alla sintesi di proteine – ma si è visto che intervengono nel conferire virulenza al batterio e resistenza agli antibiotici. In particolare gli sRNA sono presenti in forma libera all’interno del pericoloso batterio Pseudomonas aeruginosa (Pa), con funzione regolatrice di numerosi processi. Quindi gli sRNA potrebbero rappresentare dei nuovi bersagli terapeutici per controllare l’infezione da Pa. In un precedente studio, finanziato attraverso il progetto FFC 13/2015 coordinato da Giovanni Bertoni dell’Università degli Studi di Milano, erano stati scoperti tre sRNA di Pseudomonas aeruginosa (chiamati ErsA, ReaL e SPA0021), molto diffusi in ceppi di Pa provenienti sia dall’ambiente sia da pazienti affetti da fibrosi cistica (FC). I tre sRNA sono stati inattivati attraverso delezione genetica (eliminati) e si è visto che in questo modo, nelle cellule bronchiali infettate, il batterio produceva minor effetto infiammatorio e minore mortalità cellulare. Con i finanziamenti ottenuti grazie al progetto FFC 14/2016 i ricercatori, sempre coordinati da Giovanni Bertoni, intendono indagare la capacità di ceppi di Pseudomonas, mutati in questi sRNA, di stabilire infezioni croniche in modelli animali e valutarne l’impatto nei trattamenti antibiotici, con l’obiettivo ultimo di valutare la possibilità di sviluppo di antibiotici di nuova generazione che usino gli sRNA come bersagli.

In una recente pubblicazione (1) i ricercatori coinvolti nei due progetti FFC riportano i risultati ottenuti analizzando in particolare l’effetto del frammento ErsA sulla produzione del biofilm da parte del batterio, ossia di quella pellicola protettiva di cui si veste il batterio per resistere nell’ospite. I ricercatori mostrano che in un modello di topo infettato con un ceppo di Pseudomonas, in cui è stata soppresso il gene che produce il frammento ErsA, il batterio forma un biofilm piatto e uniforme, non caratterizzato da quelle particolari strutture multicellulari a fungo che sono tipiche del biofilm maturo e gli conferiscono capacità di adesione. Rivestito da questo biofilm immaturo, il ceppo Pa mutante ha mostrato una maggiore motilità che lo rende quindi più facilmente rimovibile. Per valutare ulteriormente l’influenza di ErsA su P. aeruginosa, i ricercatori hanno eseguito esperimenti di sequenziamento di altri geni del batterio, confrontando il ceppo mutato con quello nativo, in cui il gene ErsA è presente. Lo studio ha preso in esame 160 geni e una quota di essi sono risultati coinvolti nella produzione di una proteina chiamata AmrZ (Alginate and motility regulator Z), implicata nella formazione del biofilm e della motilità batterica. Lo studio, eseguito in vivo, porta quindi anche un interessante contributo sull’interazione di ErsA e AmrZ nello sviluppo del biofilm.

In conclusione possiamo affermare che la delezione – cioè l’eliminazione artificiale – di ErsA, un piccolo RNA in precedenza identificato, riduce fortemente la virulenza di P. aeruginosa in un modello murino di infezione cronica. I risultati di questo progetto aprono la prospettiva al disegno di nuovi antibiotici che bersaglino gli sRNA e le loro funzioni di virulenza.

Progetti FFC 13/2015 e FFC 14/2016 coordinati da Giovanni Bertoni del Dipartimento di Bioscienze – Università degli Studi di Milano, con il supporto adottivo di Delegazione FFC di Reggio Calabria, Gruppo di Sostegno FFC di Vigevano, Gruppo di Sostegno FFC di Sassari Castelsardo, Delegazione FFC di Boschi Sant’Anna Minerbe.

The small RNA ErsA of Pseudomonas aeruginosa was previously suggested to be involved in biofilm formation. In a recent paper (1), led by Giovanni Bertoni from Dipartimento di Bioscienze – Università degli Studi di Milano, and supported by Grants No FFC #13/2015 and FFC #14/2016, the authors show that a knock-out ersA mutant strain forms a flat and uniform biofilm, not characterized by mushroom-multicellular structures typical of a mature biofilm. Conversely, the knock-out mutant strain showed enhanced swarming and twitching motilities. To assess the influence of ErsA on the P. aeruginosa transcriptome, the authors performed RNA-seq experiments comparing the knock-out mutant with the wild-type. More than 160 genes were found differentially expressed in the knock-out mutant. Parts of these genes, important for biofilm formation and motility regulation, are known to belong also to the AmrZ transcriptional regulator regulon. ErsA is found to bind in vitro and positively regulates amrZ mRNA at post-transcriptional level in vivo suggesting an interesting contribution of the ErsA-amrZ mRNA interaction in biofilm development at several regulatory levels.

1. M Falcone, S Ferrara, E Rossi, HK Johansen, S Molin and G Bertoni. The Small RNA ErsA of Pseudomonas aeruginosa Contributes to Biofilm Development and Motility through Post-transcriptional Modulation of AmrZ. Front Microbiol. 2018; 9: 238. Published online 2018 Feb 15. doi: 10.3389/fmicb.2018.00238.