Uno studio pubblicato su Nature Communications rivela, con risoluzione quasi atomica, come una proteina batterica si contorca per attivare i geni che consentono alla cellula di dividersi in due — e perché questa scoperta potrebbe aprire un fronte del tutto nuovo nella lotta alla resistenza agli antibiotici.
La capacità di una cellula di dividersi è, nel senso più letterale, il motore della vita. Senza divisione non vi è crescita, né riparazione, né riproduzione — e neppure infezione. È pertanto straordinario che, nonostante decenni di biologia molecolare, il meccanismo preciso mediante il quale i batteri orchestrano il programma genetico della propria proliferazione fosse rimasto, fino a poco tempo fa, largamente dedotto piuttosto che osservato. Un gruppo di ricerca guidato da David Reverter presso l’Universitat Autònoma de Barcelona (UAB), in collaborazione con il sincrotrone ALBA e il servizio di cryo-microscopia elettronica dell’Institut de Génétique et de Biologie Moléculaire et Cellulaire di Strasburgo, ha ora mutato questo quadro. I risultati, pubblicati su Nature Communications, descrivono con straordinario dettaglio strutturale come il fattore di trascrizione MraZ — una proteina codificata dal primo gene dell’operone dcw nella maggior parte dei batteri — si leghi al DNA del promotore che attiva la divisione cellulare.
Nella maggior parte dei batteri, il cluster di geni responsabile della divisione e della sintesi della parete cellulare, noto come operone dcw, è regolato da MraZ, un regolatore trascrizionale altamente conservato la cui base strutturale di attivazione dell’operone era rimasta oscura. Il gruppo di Reverter ha colmato questa lacuna determinando tre distinte strutture cryo-EM di MraZ in complesso con la regione del promotore a monte del cluster dcw, derivata da Mycoplasma genitalium — una specie scelta proprio per il suo genoma eccezionalmente ridotto. La regione del promotore contiene quattro box ripetute di sei nucleotidi ciascuna, e le strutture, risolte a risoluzioni comprese tra 3,36 e 3,87 ångström, rivelano i contatti specifici tra il motivo legante il DNA di MraZ e le basi nucleotidiche di ciascuna box.
Ciò che è emerso da questa visione quasi atomica è sorprendente. MraZ esiste normalmente come ottamero — otto subunità identiche disposte a formare un anello — la cui curvatura naturale è geometricamente incompatibile con l’avvolgimento simultaneo intorno alle quattro box del promotore. Per entrare in contatto con tutti e quattro i siti di legame, l’ottamero deve subire una distorsione strutturale che espone un motivo di legame al DNA a forma di “culla”, il quale presenta tre residui basici altamente conservati — Lys13, Arg15 e Arg86 — essenziali per ancorarsi alla sequenza consenso del promotore. In altri termini, l’anello deve parzialmente rompersi e rimodellarsi prima che i geni per la divisione batterica possano essere attivati. La comprensione precedente di questo evento regolatorio si fondava quasi interamente su saggi biochimici e modellizzazione computazionale; questa è la prima volta che l’interazione viene catturata a risoluzione strutturale.
Le implicazioni terapeutiche sono considerevoli. Il meccanismo regolatorio sembra essere universale nella maggior parte dei batteri, poiché le proteine MraZ condividono la stessa architettura ottamerica e le sequenze del promotore degli operoni di divisione cellulare sono altamente conservate tra le specie [2]. Questa universalità rende MraZ un candidato bersaglio particolarmente interessante per future strategie antimicrobiche: una molecola capace di bloccare la proteina nella sua conformazione ad anello — impedendo la distorsione strutturale necessaria per il legame al DNA — potrebbe, in linea di principio, arrestare la proliferazione batterica senza coinvolgere i bersagli classici che i ceppi resistenti hanno già imparato ad eludere. Un simile approccio apparterrebbe a una categoria meccanicistica del tutto diversa dagli antibiotici esistenti, una prospettiva di ovvia rilevanza in un momento in cui le infezioni farmacoresistenti reclamano un tributo umano sempre meno tollerabile.
Paolo Rega
Riferimenti
- Sánchez-Alba, L., Varejão, N., Durand, A. et al. Structural basis for transcriptional regulation by the cell division regulator MraZ in Mycoplasma genitalium. Nat Commun 17, 2132 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-68809-2
- Technology Networks. (2026, February 18). Structural study reveals MraZ role in cell division. Technology Networks. https://www.technologynetworks.com/analysis/news/molecular-mechanism-regulating-bacterial-cell-division-discovered-409807
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