Sequenziato per la prima volta il genoma del fungo che produce l’antibiotico Penicillina

Il genoma del fungo che ha cambiato le nostre vite e la storia della medicina è stato sequenziato completamente.

Il sequenziamento del genoma del Penicillium chrysogenum potrebbe aiutare alla ricerca contro l’antibiotico-resistenza, una delle minacce che si trova ad affrontare l’uomo. Capiremo come Fleming ha scoperto questo antibiotico e come ha cambiato le nostre vite.

La storia della scoperta

Era il 1928 quando il medico e biologo scozzese Alexander Fleming scopre la penicillina, non da subito accettata ma che qualche anno dopo rivoluzionò la medicina e le vite delle persone che furono salvate grazie a questa scoperta. Fleming aveva già analizzato precedentemente degli studi effettuati dall’italiano Vincenzo Tiberio nel 1895 sulla capacità di un fungo di uccidere i batteri. Il medico scozzese durante alcuni esperimenti non direttamente legati all’analisi battericide dei funghi notò che una piastra Petri presentava una situazione insolita. Al centro era presente il micelio del fungo ma stranamente intorno ad esso non erano presenti colonie batteriche. Studi successivi dimostrarono che la muffa Penicillium chrysogenum presentava un’azione battericida contro stafilococchi, streptococchi e bacilli, ma non sui batteri gram-negativi (che presentano invece una molecola che ne blocca l’azione). Un altro limite della Penicillina (nome dato successivamente all’antibiotico prodotto dal fungo) era la sua produzione difficoltosa e ridotta. Inizialmente la scoperta non venne presa in considerazione rispetto al suo reale potenziale, ma successivamente fu apprezzata e molto utilizzata sopratutto per i militari infetti statunitensi della seconda guerra mondiale, dando inizio alla produzione industriale di questo antibiotico.

 

Facciamo un passo indietro

Abbiamo parlato di funghi, batteri e antibiotici, ma cerchiamo di capire cosa sono. Partiamo dalla definizione di antibiotico. La parola proviene dal greco e significa “contro la vita”, è generalmente un prodotto naturale (ma ne esistono anche di semisintetici e sintetici) che può avere un’azione battericida, quindi uccidere i batteri, o bloccarne la replicazione. Gli antibiotici non seguono tutti lo stesso meccanismo di azione per evitare la presenza di batteri poiché possono attaccare su vari fronti. Possono esplicare la loro azione sulla parete batterica, sulla membrana cellulare o interferire nella sintesi di acidi nucleici e proteine o nel metabolismo. La produzione naturale di un antibiotico si presenta nel momento in cui un microrganismo produce una sostanza (l’antibiotico) per fronteggiare i batteri, che dal proprio conto possono produrre sostante che eludano l’antibiotico. Questo ragionamento è proprio alla base del fenomeno dell’antibiotico-resistenza, cioè la resistenza da parte di un batterio contro quell’antibiotico. L’abuso e l’auto prescrizione di antibiotici sta incentivando questo processo, in cui il batterio a contatto con gli antibiotici sviluppa delle modifiche che permettono di inattivarlo o di aggirarlo, questo ovviamente è un grosso problema per l’uomo che deve trovare continuamente escamotage per combattere batteri sempre più resistenti agli antibiotici più comuni e, purtroppo, più utilizzati. Ora che abbiamo capito cos’è un antibiotico torniamo alla Penicillina. Quest’ultima fa parte dei batteri beta-lattamici, cioè quella classe di antibiotici che intacca la produzione della parete batterica. I batteri presentano infatti una parete composta da una molecola complessa chiamata peptidoglicano. La sua sintesi ha bisogno di un enzima chiamato transpeptidasi che permette la finalizzazione del processo di sintesi del peptidoglicano. Gli antibiotici beta-lattamici inibiscono l’enzima transpeptidasi e di conseguenza la sintesi del peptidoglicano e quindi la morte della cellula batterica.

Il sequenziamento

Sequenziare il genoma di un organismo significa conoscerne la sequenza delle basi che compone il suo genoma. Perché si sequenzia? Sequenziare il genoma di un organismo ci permette di ricavare informazioni riguardo l’espressione dei suoi geni e della regolazione di questi ultimi nello spazio e nel tempo, permettendoci quindi di acquisire un’enormità di informazioni sul soggetto in questione che possono essere confrontate con altri organismi per moltiplici motivi. Nel nostro caso Timothy Barraclough dell’Imperial College di Londra e dell’Università di Oxford insieme alla sua equipe aveva iniziato a lavorare alle muffe utilizzate da Fleming per altri scopi, ma nel mentre si sono resi conto che banalmente non era mai stato sequenziato il genoma di questa muffa che ha cambiato la storia, così hanno provveduto. Il motivo in questo caso è quello di provare a comprendere quanto più possibile il meccanismo di sintesi della penicillina per fronteggiare il fenomeno dell’antibiotico resistenza prima citata. Il genoma è stato poi confrontato col genoma di Penicilli di altre specie, utilizzate in america. Questo perché non solo il Penicillium chrysogenum produce penicillina, ma anche altre specie, come quella scoperta ad esempio da Mary Hunt su un melone comprato al supermercato che permise la produzione su larga scala dell’antibiotico. Il confronto, comunque, ha rivelato un’alta similarità per quanto riguarda il codice genetico relativo alla regolazione enzimatica della sua produzione mentre delle differenze più sostanziali sui geni codificanti nella loro totalità. Questo probabilmente è dovuto ai differenti ambienti in cui le due specie di Penicillium vivono. Non abusate di antibiotici.

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