Galileo Giornale di scienza e problemi globali

Minimal ma sofisticato

Il primo studio completo della cellula batterica tra le più semplici che si conoscano la mostra assai più sofisticata di quanto ci si aspettava, e straccia alcuni preconcetti della biologia sul modus operandi dei geni.

Il “blueprint” dell’organismo minimal Mycoplasma pneumoniae, responsabile di alcune forme di polmonite - che possiede appena 689 geni (contro i 4 mila di altri bateri e i 25 mila umani) è stato eseguito dai ricercatori dello European Molecular Biology Laboratory (Embl), in Germania, che questa settimana hanno pubblicato una tripletta di articoli su Science. Il loro studio ci porta più vicini a conoscere qual è il “pacchetto base” di proteine indispensabili affinché un organismo possa vivere (e quindi alla vita artificiale), oltre a riservarci diverse sorprese. Tanto per cominciare, il batterio possiede solo otto geni “interruttori”, quelli cioè da cui dipende l’attivazione di tutti gli altri, e che danno il via alla traduzione del Dna in proteine. Davvero pochi se si pensa che un batterio come Escherichia coli ne ha più di 50. Nonostante questo, M. pneumoniae mostra una sorprendente capacità di modificarsi per adattarsi velocemente ai cambiamenti della dieta e dell’ambiente. Un’altra inaspettata scoperta è che i gruppi di geni che lavorano insieme (detti “operoni”) non agiscono all’unisono come sempre pensato, ma uno alla volta. E ancora: i geni non sempre fanno comunella con i loro vicini, ma più spesso questo accade tra operoni lontani.

I tre team dell’Embl hanno analizzato il batterio a tre differenti livelli: del trascrittoma, identificando tutte le molecole di Rna che “derivano” dal Dna in diverse condizioni ambientali; del metabonoma, definendo tutte le reazioni metaboliche che occorrono nelle varie situazioni; del proteoma, censendo ogni complesso proteico. “Tutti i livelli hanno mostrato un grado di complessità maggiore di quanto ci saremmo aspettati e, in qualche modo, l’organizzazione di questo batterio risulta più simile a quello degli organismi eucarioti”, ha commentato Luis Serrano, uno dei ricercatori che ha dato il via allo studio.

Infatti, utilizzando una tecnica nota come purificazione per affinità in tandem (Tap), i ricercatori hanno in primo luogo isolato i complessi proteici del batterio; poi, tramite spettrometria di massa, ne hanno individuato la composizione. Dalle analisi sono emersi circa 200 complessi proteici, alcuni dei quali sconosciuti, dalle proprietà incredibilmente simili a quelle delle cellule degli organismi “superiori”. Inoltre, combinando questi dati con quelli ottenuti dalla microscopia elettronica e della diagnostica per immagini, i ricercatori sono stati in grado di ricostruire una mappa per visualizzare la disposizione delle proteine all’interno del citoplasma cellulare.  Nel caso delle proteine e dei metaboliti,inoltre, gli studiosi hanno trovato che molte molecole sono multifunzionali. Il prossimo obiettivo sarà l’analisi organismi ancora più semplici, per cercare di risalire il cammino dell’evoluzione cellulare sino a scoprire la natura dell’essenzialità “biologica”. (m.s.)

Riferimenti:Science DOI: 10.1126/science.1176343
DOI: 10.1126/science.1176951
DOI: 10.1126/science.1177263

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