Gruppo di ricerca guidato dal professor Christoph Becker-Pauly dell'Istituto di biochimica
“Per la prima volta abbiamo dimostrato che il complesso enzimaticoLa meprin α e la meprin β situate sulle cellule intestinali influenzano la composizione del microbioma elaborando il substrato galectina-3”, ha spiegato la prima autrice Cynthia Bülk, PhD e studentessa presso l’Istituto di Biochimica dell’Università di Kiel. Allo stesso tempo, il microbioma stesso influenza questo processo.
I ricercatori hanno studiato l’interazione della regolamentazionecomplesso enzimatico in modelli murini con varie colonizzazioni batteriche. Si sono concentrati sugli enzimi che degradano le proteine meprin α e meprin β, che sono altamente espressi nell’intestino sano e sono ridotti nella malattia infiammatoria cronica intestinale (IBD). Le malattie infiammatorie croniche intestinali sono un gruppo di malattie intestinali che comprendono la colite ulcerosa (UC) e il morbo di Crohn (CD, granulomatosi intestinale). Entrambe queste patologie, con un decorso progressivo, portano spesso alla disabilità e perfino alla morte.
“Da un lato volevamo capire la funzionemeprins nell’intestino tenue e crasso e, dall’altro, per capire come è regolato il microbioma intestinale”, spiegano gli autori dello studio. Le proteasi della meprin si trovano in tutto l'intestino e sono presenti come complesso meprin α/β nel colon, ma non sono tipici enzimi digestivi. Per chiarire le loro funzioni, i ricercatori hanno utilizzato un metodo basato sulla spettrometria di massa. L'obiettivo è trovare substrati che vengono elaborati dal complesso enzimatico. Di conseguenza, gli scienziati hanno identificato la galectina-3.
Viene costantemente prodotto nei villiintestino e si trova sia all'interno che all'esterno delle cellule, nello strato mucoso. La galectina-3 interagisce con i batteri, ad esempio mediante agglutinazione. Lo studio ha dimostrato che la scissione proteolitica della galectina-3 da parte della meprin α/β ha comportato proprietà di legame microbico alterate. Allo stesso tempo, a seconda della composizione batterica, cambia il trattamento enzimatico della galectina-3.
Elaborazione proteolitica della galectina-3 da parte della meprinα/β nell'intestino è regolato dal microbioma (A) ma modula anche la composizione del microbioma (B). Svolge un ruolo importante nell'agglutinazione batterica (C) ed è associato ai processi infiammatori (D).
Pertanto, la scissione della galectina-3 da parte dell'enzimaIl complesso meprin α/β è fondamentale per l'omeostasi del microbioma ospite.Credito: K. Bülk, Istituto di biochimica, Università di Kiel (immagine creata utilizzando BioRender)
Gli scienziati hanno anche scoperto che enzimaticola scissione della galectina-3 porta a una forte agglutinazione (aggregazione) e all'eliminazione dell'agente patogeno Pseudomonas aeruginosa (noto anche come Pseudomonas aeruginosa). Questo tipo di batteri gram-negativi, aerobici, mobili, a forma di bastoncello vive nell'acqua e nel suolo ed è l'agente eziologico delle infezioni nosocomiali nell'uomo. Il trattamento è difficile a causa dell’elevata resistenza agli antibiotici.
I ricercatori hanno concluso che la scissione della galectina-3 da parte del complesso enzimatico meprin α/β è fondamentale per ospitare l'omeostasi del microbioma.
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Contributo di: Yang L, Hill M, Wang M, Panjikar S, Stöckigt J (2009). doi: 10.1002/anie.200900150, PMID 19496101