Listeria monocytogenes tramite la proteomica si ha l’identikit di un killer
La Listeria monocytogenes (Lm), è un batterio Gram + non sporigeno, mobile, ubiquitario, ampiamente diffuso nei vari ambienti. Recentemente particolare importanza è stata data allo studio del proteoma di Listeria monocytogenes, ottenendo una miglior caratterizzazione fenotipica.
La plasticità del genoma (e quindi un proteoma estremante variabile) danno a Lm la capacità di crescere e riprodursi a temperature variabili (generalmente è un batterio psicrofilo), nonché di tollerare ambienti salati e pH acidi.
Queste caratteristiche genomiche rendono il batterio molto resistente a varie condizioni ambientali, incluse quelle che si hanno nella produzione e lavorazione degli alimenti.
In condizioni favorevoli, L. monocytogenes può crescere nell’alimento contaminato fino a raggiungere concentrazioni tali da causare un’infezione nell’uomo, provocando la temuta “listeriosi“.
Per queste sue caratteristiche, L. monocytogenes rappresenta un pericolo per i prodotti pronti “ready to eat” e i prodotti con una lunga vita commerciale (shelf life) mantenuti a temperature di refrigerazione.
Un focus sul genoma e proteoma di Listeria monocytogenes
Come accennato nel primo paragrafo, Lm è un batterio molto temuto, coinvolto in diversi casi di tossinfezione alimentari.
La virulenza di questo microorganismo è dovuta al suo genoma estremante “plastico”, che permette al batterio di adattarsi, accendendo e spegnendo particolari geni alle varie condizioni di stress. Variando l’espressione del proteoma Lm diventa elettivo nella nicchia ecologica in cui si trova.
Lo studio dei profili proteici di Lm fornisce informazioni sull’adattamento e sui potenziali trattamenti, mettendo in risalto la loro diversità genetica e dimostrando l’utilità della bioinformatica e della proteomica per un’analisi più ampia dei vari patogeni.
Il proteoma di Listeria monocytogenes in condizioni di stress
Gli alimenti sono matrici complesse dove i batteri possono essere esposti a condizioni naturali di stress, con conseguenti cambiamenti fisiologici e strutturali che consentono loro di esprimere geni associati alla resistenza e virulenza.
Dalle analisi condotte in recenti studi proteomici si è confermato che la produzione di biofilm da parte di L. monocytogenes è uno dei meccanismi che consente una maggiore resistenza e persistenza nella catena alimentare.
Tale strategia di virulenza è consentita grazie all’espressione del gene oppD per la proteina Lmo2193.
Saggiando vari ceppi (“wild-type” e di riferimento) si identificano le proteine coinvolte nei vari aspetti della patogenesi di Lm fra cui adesione, invasione, sopravvivenza intracellulare e anche la virulenza.
Alcuni studi hanno dimostrato che le proteine espresse da L. monocytogenes sono implicate nella formazione di strutture della superficie cellulare per aderire e invadere le cellule ospiti, ma anche nella sopravvivenza intracellulare per modificare l’ambiente della cellula ospite e promuovere la crescita batterica.
Come si evince dall’immagine, i geni e quindi le proteine coinvolte nei processi di virulenza/resistenza, si co-esprimono ed interagiscono facendo sì che il batterio sia elettivo nella nicchia ecologica che va a invadere.
Geni e proteine più rilevanti da un punto di vista patogenetico sono:
- Pbp: Peptidoglicano associato con proteine leganti la penicillina, che conferisce antibiotico resistenza.
- Imo2215: gene espresso in condizioni di stress salini (es. alimenti come i salumi)
- ClpP: gene per chaperon melecolari. Garantisce il giusto “fold” proteico in condizioni di stress
- Lmo0129: gene espresso nella colonizzazione dell’intestino dell’ospite
- InlA: gene espresso per garantire l’omeostasi in caso di ambienti particolarmente acidi (es. alimenti sotto aceto)
Conclusioni
Lo studio dei profili proteomici di batteri con un certo interesse sanitario (come Listeria monocytogenes), come nel caso di Lm, è importante per vari motivi.
Comprendere i meccanismi molecolari che consentono al patogeno di adattarsi e sopravvivere in condizioni di stress è di fondamentale importanza.
Grazie all’evoluzione delle tecniche molecolari, si favorisce lo sviluppo di strategie efficaci per controllarne e prevenire la diffusione di Listeria monocytogenes.
Questi studi sono anche di fondamentale importanza per discriminare i vari ceppi, fra ipo ed ipervirulenti.
Infine, adottando questo tipo di approcci, si mette in risalto la potenza delle bioinformatici e proteomica per analizzare grandi set di dati.
Così facendo si identificano importanti modelli e associazioni che sarebbero difficili da rilevare utilizzando i tradizionali metodi di laboratorio.
Fonti
- A comprehensive investigation of protein expression profiles in L. monocytogenes exposed to thermal abuse, mild acid, and salt stress conditions Federica D’Onofrio et al., (09 October 2023)
- https://www.epicentro.iss.it/listeria/
Crediti immagini
- Immagine in evidenza: https://www.lely.com/media/filer_public_thumbnails/filer_public/c3/5e/c35e440c-8238-4d4a-a300-4d0e032f2b03/microsoftteams-image.png__2000x900_q70_crop-smart_subsampling-2_upscale.jpg
- Figura 1: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmicb.2023.1271787/full
