Bdellovibrio bacteriovorus

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Caratteristiche

Bdellovibrio bacteriovorus (Fig. 1) è un batterio Gram-negativo, aerobio obbligato e di piccole dimensioni, ed è noto per essere un patogeno per altri batteri Gram-negativi. Insieme a specie simili, B. bacteriovorus costituisce il cluster BALOs (Bdellovibrio and like organisms).

Bdellovibrio bacteriovorus
Figura 1 – Cellula di B. bacteriovorus

Come si evince dal nome, una delle caratteristiche principali dei batteri BALOs è quella di essere predatori di altri batteri Gram-negativi. Essi infatti si insediano nel loro periplasma e si nutrono dei biopolimeri presenti causandone la lisi cellulare. Per questo, B. bacteriovorus è considerato un potenziale agente antimicrobico, anche a scopo terapeutico.

Filogenesi

DominioBacteria
PhylumProteobacteria
ClasseOligoflexia
OrdineBdellovibrionales
FamigliaBdellovibrionaceae
GenereBdellovibrio
SpecieB. bacteriovorus

Habitat e distribuzione

B. bacteriovorus è un microrganismo ubiquitario in natura; è stato isolato infatti:

  • nel suolo, nella rizosfera o associato a radici di piante;
  • negli habitat acquatici (fiumi, oceani, scarichi fognari);
  • nell’intestino e nelle feci di uccelli e mammiferi;
  • sulla superficie di gusci di ostriche e conchiglie.

Quindi, B. bacteriovorus è praticamente in grado di crescere in qualsiasi ambiente, a patto che ci sia una temperatura favorevole (28-30°C), l’ossigeno sia disponibile e siano presenti nello stesso habitat altri batteri Gram-negativi da predare.

E’ stato identificato per la prima volta da Stolp e Petzold nel 1962 in modo casuale, durante delle ricerche sui batteriofagi di Pseudmonas syringae. Il nome deriva proprio dalla descrizione della morfologia e dalle modalità di predazione di questo batterio che ricordano quelle di una sanguisuga (bdella in greco vuol dire “sanguisuga”). I due ricercatori avevano osservato infatti che questo batterio si ancorava ad altre cellule per assorbirne tutto il contenuto del citoplasma nutrendosene.

Morfologia delle colonie

Le singole cellule di B. bacteriovorus (Fig. 2) sono costituite da un corpo cellulare di forma bastoncellare ricurva delle dimensioni di 0,3-0,5 µm x 0,5-1,4µm e da un flagello che le rende altamente mobili. Il flagello permette a questi batteri di “nuotare” molto velocemente nell’ambiente, raggiungendo una velocità di 160 µm/s. Nel momento in cui attacca la sua preda, però, B. bacteriovorus perde il suo flagello per poter penetrare all’interno del citoplasma ed espandersi per replicare.

Morfologia e struttura Bdellovibrio bacteriovorus
Figura 2 – Struttura e morfologia di B. bacteriovorus

Ciclo cellulare e predazione

Il ciclo cellulare di B. bacteriovorus è unico nel suo genere, in quanto bifasico: si distinguono la fase ospite-indipendente e la fase di predazione.

Nella fase di predazione (o fase mobile), B. bacteriovorus cerca nell’ambiente circostante possibili prede mediante l’utilizzo di agenti chemotattici. Una volta individuata la preda, passa alla fase di attacco.

B. bacteriovorus inizialmente si attacca alla membrana esterna della preda (Fig. 3) ed inizia a secernere enzimi che rompono la struttura della membrana esterna formando una sorta di poro. Attraverso questo poro, B. bacteriovorus penetra all’interno, perdendo il flagello. In seguito, secerne degli enzimi che degradano la membrana interna della preda e gli permettono di giungere al citoplasma.

Ciclo di predazione di Bdellovibrio bacteriovorus
Figura 3 – Ciclo di predazione di B. bacteriovorus

La degradazione della membrana interna mediante transpeptidasi ed altri enzimi causa la perdita della conformazione originale della cellula, che diventa così un “bdelloplasto” con una morfologia sferica. A questo punto, B. bacteriovorus inizia a nutrirsi delle macromolecole e dei nutrienti presenti nel citoplasma replicando il proprio DNA. Il predatore inizia a crescere all’interno della preda formando un lungo filamento che, ad un certo punto, si frammenta in tante cellule figlie dotate di flagello e causa la lisi della cellula ospite/preda (Figura 4).

L’intero ciclo di predazione dura circa 4 ore.

Predazione e ciclo vitale Bdellovibrio bacteriovorus
Figura 4 – Ciclo di predazione

In questo video si può osservare il ciclo di predazione di B. bacteriovorus (clicca qui).

Patogenesi

B. bacteriovorus non è in grado di infettare le cellule umane, come fa invece per le cellule degli altri batteri Gram-negativi di cui si nutre. Tuttavia, numerosi recenti studi vedono in questo batterio killer un prezioso alleato per combattere numerose infezioni umane, tanto da essere definito come “antibiotico vivente”.

Una ricerca pubblicata su Current Biology aveva dimostrato che B. bacteriovorus, è capace di divorare e uccidere rapidamente un patogeno mortale per l’uomo, Shigella, un batterio spesso causa di contaminazioni alimentari.

Altri ricercatori invece propongono di utilizzare questo predatore come agente antimicrobico per combattere le infezioni parodontali, in particolar modo per contrastare la formazione di biofilm, caratteristica dei parodontopatogeni.

Metodi di identificazione

Tra i metodi per l’identificazione di B. bacteriovorus si utilizzano le comuni tecniche di identificazione molecolare (amplificazione dei geni 16S). Le seguenti strategie si utilizzano invece per la coltivazione in laboratorio:

  • per la crescita ospite-indipendente si coltiva su Yeast Peptone Broth Agar a 29°C;
  • per la crescita ospite-dipendente si co-coltiva con una popolazione di E. coli S-17 a 29°C per 16 ore.

Fonti

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