Il citoscheletro di actina è un bersaglio molto attraente per diverse tossine batteriche grazie al suo ruolo nell’attivazione e nella motilità delle cellule immunitarie, nella secrezione dei fattori di risposta umorale e nel mantenimento di barriere protettive a livello cellulare (citoscheletro sub-membranoso) e di organo (contatti cellula-cellula e cellula-matrice). Inoltre, a causa della bassa omologia tra actina eucariotica e quella batterica, le tossine che attaccano l’actina sono altamente specifiche nei riguardi degli ospiti ma innocue per i patogeni. D’altra parte, il citoscheletro di actina non sembra essere un bersaglio facile a causa dell’elevata abbondanza di actina e della capacità delle cellule di regolare prontamente i suoi livelli in risposta a stimoli ambientali e patogenetici.
Uno studio, pubblicato recentemente su Current Biology da ricercatori della Ohio State University, utilizzando saggi biochimici, supportati da modelli matematici, e analisi quantitativa della dinamica del citoscheletro di actina in cellule viventi, ottenuta mediante microscopia SiMS (single-molecule speckle microscopy), ha caratterizzato i meccanismi patologici delle tossine ACD (actin cross-linking domain) di Vibrio cholerae.
Lo studio ha evidenziato che la distorsione del citoscheletro di actina da parte degli oligomeri prodotti dalle tossine ACD è più profonda e sfaccettata di quanto precedentemente ipotizzato. Gli oligomeri di actina, prodotti dalle tossine ACD di Vibrio e delle specie batteriche ad esso correlate, superano la sovrabbondanza del loro bersaglio naturale (l’actina dell’ospite) alterando numerosi processi. L’ACD agisce, infatti, come “inibitore universale delle proteine leganti G-actina” e supera così il problema dell’abbondanza del target naturale reindirizzando la cascata di tossicità verso target meno copiosi; questo si traduce non solo in una profonda disorganizzazione del citoscheletro di actina dell’ospite ma anche nel blocco di importanti funzioni cellulari actina-dipendenti.
Questo spiega come una quantità relativamente piccola di tossina batterica possa causare un danno così rapido e significativo alla forte struttura di actina dell’ospite.
Fonte
Actin Cross-Linking Toxin Is a Universal Inhibitor of Tandem-Organized and Oligomeric G-Actin Binding Proteins. Elena Kudryashova et al. Current Biology (2018)