Anche nel mondo invisibile dei batteri è in corso una continua lotta contro i virus. E, proprio come accade negli organismi più complessi, per sopravvivere bisogna trovare strategie efficaci, un gruppo di ricercatori ha individuato un nuovo meccanismo di difesa batterica che sfrutta un processo molecolare simile a quello della telomerasi, un enzima conosciuto per il suo ruolo nella protezione delle estremità dei cromosomi. Lo studio, pubblicato sulla rivista scientifica Nature, descrive un sistema che permette ai batteri di contrastare le infezioni virali attraverso la produzione di sequenze ripetute di DNA. Per capire la portata della scoperta, bisogna ricordare che anche i batteri possono essere attaccati dai virus. Questi ultimi, chiamati batteriofagi, penetrano nelle cellule batteriche e utilizzano i loro meccanismi per riprodursi. In molti casi, l'infezione porta alla morte della cellula. Nel corso dell'evoluzione, però, i batteri hanno sviluppato diversi sistemi per difendersi. Il meccanismo appena studiato aggiunge un nuovo tassello alla comprensione di queste strategie e dimostra quanto possano essere sofisticati i processi biologici anche negli organismi più semplici.
Al centro della ricerca c'è la trascrittasi inversa, un enzima capace di utilizzare l'RNA per produrre DNA. Il processo è particolare perché segue una direzione opposta rispetto a quella più conosciuta, nella quale le informazioni contenute nel DNA vengono utilizzate per produrre RNA. In questo caso, invece, è l'RNA a fungere da modello per costruire nuove sequenze di DNA. I ricercatori hanno scoperto che, nel sistema DRT10, l'enzima lavora insieme a una particolare molecola di RNA che gli indica quali sequenze produrre. Il risultato è la formazione di lunghi tratti di DNA composti da sequenze ripetute, un processo che contribuisce al funzionamento del sistema di difesa batterico. L'aspetto più interessante è la somiglianza con la telomerasi, un enzima presente nelle cellule umane e in quelle di molti altri organismi, la sua funzione è mantenere i telomeri, strutture che proteggono le estremità dei cromosomi e che tendono ad accorciarsi durante le divisioni cellulari. Anche la telomerasi utilizza una molecola di RNA come modello per aggiungere sequenze ripetute di DNA. Nel sistema batterico descritto su Nature, il principio molecolare presenta analogie con questo meccanismo, ma la funzione è diversa: nel primo caso è coinvolta la difesa contro i virus, nel secondo la conservazione delle estremità dei cromosomi.
Per comprendere meglio come avviene questo processo, gli scienziati hanno utilizzato diverse tecniche di laboratorio, tra cui la microscopia crioelettronica, che permette di osservare le strutture molecolari con un livello di dettaglio molto elevato. Le analisi hanno aiutato a chiarire come l'enzima interagisce con l'RNA e come vengono prodotte le sequenze ripetute di DNA. Si tratta di informazioni importanti per capire il funzionamento di questo sistema e il modo in cui i batteri riescono a sfruttarlo per difendersi. Ma che cosa potrebbe cambiare grazie a questa scoperta? Per il momento, è presto per parlare di applicazioni mediche dirette. Il sistema studiato riguarda la difesa antivirale dei batteri e non rappresenta una nuova terapia contro le infezioni virali nell'uomo. Tuttavia, conoscere meglio questi meccanismi potrebbe aiutare gli scienziati a comprendere processi fondamentali della biologia e a esplorare nuove possibilità nel campo delle biotecnologie.
Lo studio apre anche interrogativi sull'evoluzione degli enzimi capaci di produrre DNA a partire dall'RNA. La somiglianza tra il sistema batterico e la telomerasi suggerisce che alcune di queste macchine molecolari possano avere origini evolutive collegate, anche se sono necessari ulteriori approfondimenti per ricostruirne con precisione la storia. La scoperta ricorda quanto sia complesso il mondo dei microrganismi. Anche organismi molto piccoli, privi della struttura delle cellule umane, possono utilizzare strategie molecolari elaborate per sopravvivere. Come mostra la ricerca pubblicata su Nature, studiare le difese dei batteri non significa soltanto capire come resistono ai virus, ma anche scoprire nuovi dettagli sul funzionamento del DNA e sui meccanismi che, nel corso dell'evoluzione, hanno contribuito a rendere possibile la vita.