C'è una vera e propria guerra microscopica in corso da miliardi di anni, combattuta senza che ce ne accorgiamo. Da una parte ci sono i batteri, dotati di sofisticati sistemi di difesa; dall'altra i batteriofagi, virus specializzati nell'infettare proprio i batteri. Ora una nuova ricerca ha svelato una delle strategie più sorprendenti utilizzate da questi virus per avere la meglio sui loro avversari: un enzima capace di modificare una quantità enorme di proteine della cellula infettata e, soprattutto, di mettere fuori uso alcune delle sue principali difese. Lo studio, pubblicato il 19 agosto sulla rivista Nature, riguarda il batteriofago T7, un virus che infetta il batterio Escherichia coli, e una sua proteina chiamata T7K. I ricercatori hanno scoperto che questo enzima è molto più “aggressivo” e meno selettivo di quanto si pensasse: durante l'infezione può modificare attraverso la fosforilazione quasi tutte le proteine presenti nella cellula batterica. La fosforilazione è un meccanismo biologico fondamentale. In parole semplici, consiste nell'aggiunta di un piccolo gruppo chimico a una proteina, un'operazione che può cambiarne il comportamento, attivandola, spegnendola o modificandone la funzione. È uno degli strumenti con cui le cellule regolano rapidamente moltissimi processi, nel caso di T7K, però, il meccanismo assume dimensioni eccezionali infatti gli scienziati hanno osservato migliaia di modificazioni e hanno stimato che l'enzima possa intervenire su circa il 70% del proteoma espresso durante l'infezione, cioè su una parte enorme delle proteine presenti nella cellula. L'attività diventa evidente in pochi minuti dall'inizio dell'infezione.
È per questo che gli stessi ricercatori lo descrivono come una sorta di “loose cannon” ovvero un “cannone senza controllo”: un enzima estremamente poco selettivo, capace di colpire una quantità impressionante di bersagli. Ma se T7K modifica quasi tutto, perché il batteriofago non distrugge anche le funzioni di cui ha bisogno per replicarsi? La risposta sembra trovarsi proprio nella sua apparente mancanza di precisione. Nonostante l'attività generale, T7K mostra una particolare preferenza per le proteine che si legano agli acidi nucleici, cioè soprattutto DNA e RNA. E questa caratteristica può trasformarsi in un'arma formidabile contro il sistema immunitario del batterio. I batteri, infatti, non sono organismi indifesi. Nel corso dell'evoluzione hanno sviluppato numerosi sistemi capaci di riconoscere il materiale genetico dei virus e bloccarne l'infezione. Alcuni di questi sistemi individuano o attaccano direttamente il DNA o l'RNA del virus. Se il batteriofago riesce a neutralizzare le proteine che controllano questi meccanismi, può rendere molto più difficile la risposta difensiva della cellula. È proprio quello che sembra fare T7K: modifica in modo massiccio alcune proteine coinvolte nelle difese contro il virus, fino a renderle inefficaci. I ricercatori hanno verificato, per esempio, che specifiche modificazioni possono disattivare componenti di sistemi di difesa batterici come Retron-Eco9.
La scoperta è importante perché fino a oggi molti dei meccanismi anti-difesa conosciuti nei batteriofagi sembravano progettati per colpire un bersaglio preciso. T7K, invece, sembra adottare una strategia completamente diversa: non cerca necessariamente una singola serratura da scassinare, ma altera contemporaneamente un'intera serie di ingranaggi della cellula. Per comprendere la portata del fenomeno, basta pensare alla relazione tra batteri e batteriofagi come a una continua corsa agli armamenti. I batteri sviluppano nuove difese per impedire ai virus di moltiplicarsi; i virus, a loro volta, evolvono strumenti per aggirarle. Ogni nuova arma può provocare lo sviluppo di una nuova contromisura. La ricerca pubblicata su Nature mostra che questa guerra biologica potrebbe essere ancora più sofisticata di quanto immaginassimo. Gli scienziati hanno infatti testato T7 su una collezione di 513 ceppi naturali di E. coli, scoprendo che l'enzima è in grado di contrastare una varietà ampia di sistemi di difesa batterici. Questo suggerisce che T7K non sia semplicemente un'arma costruita per neutralizzare una singola protezione, ma possa rappresentare una strategia anti-difesa molto più generale.
C'è poi un altro dettaglio sorprendente ovvero l'enzima non rimane attivo per tutta l'infezione, sembra infatti avere bisogno di spegnere rapidamente T7K, anche attraverso un processo di autofosforilazione, dopo pochi minuti , una sorta di freno di sicurezza: un'arma così potente e poco selettiva potrebbe diventare pericolosa anche per il virus stesso se rimanesse attiva troppo a lungo. La ricerca non riguarda soltanto una curiosità della biologia infatti capire come i batteriofagi riescano a neutralizzare le difese dei batteri può aiutare gli scienziati a comprendere meglio l'evoluzione dei sistemi immunitari batterici e, più in generale, le strategie utilizzate dai virus per controllare le cellule che infettano. Un piccolo virus, dunque, possiede una strategia estremamente sofisticata. E ancora una volta la ricerca scientifica dimostra quanto possa essere complessa la battaglia per la sopravvivenza che si combatte, ogni secondo, nel mondo invisibile delle cellule.
