Metalli quali il ferro e lo zinco hanno un ruolo molto importante nella fisiologia dei batteri, in quanto costituenti di numerose proteine essenziali per la loro sopravvivenza. Impedire ai batteri di accedere e di “nutrirsi” di questi metalli è quindi un meccanismo contro la loro disseminazione e contro le infezioni che essi provocano (“immunità nutrizionale”). Alcune proteine della cascata antinfiammatoria sono specializzate in questa azione antimicrobica. Una è la calprotectina (CP), rilasciata dai neutrofili in sede di infezione e capace di sequestrare zinco e manganese. Abbiamo recentemente dimostrato che la capacità di un patogeno intestinale di resistere all’azione antimicrobica della CP è legata alla capacità di esprimere un trasportatore di metalli con altissima affinità per lo zinco. Poiché la CP è la proteina più abbondante nello sputo dei pazienti FC, ipotizziamo che, per colonizzare in modo efficiente il loro polmone, P. aeruginosa debba adottare strategie volte a controbilanciare la carenza di zinco indotta dalla CP. Le nostre osservazioni preliminari confermano che questo microrganismo è estremamente resistente ai meccanismi di sequestro dello zinco, probabilmente grazie alla presenza di diversi sistemi di acquisizione dello zinco. Gli obiettivi di questo progetto sono: 1) caratterizzare l’apparato di acquisizione dello zinco di P. aeruginosa e la sua capacità di funzionamento anche in condizioni di carenza di zinco; 2) valutare se questo apparato abbia ruolo critico nella capacità di P. aeruginosa di colonizzazione il polmone dei pazienti e resistere all’azione antimicrobica della CP. Il contributo specifico della CP contro P. aeruginosa sarà valutato attraverso saggi in vitro e tramite infezioni in animali resi carenti di neutrofili e quindi con scarso rilascio di CP. Il progetto contribuirà a 1) spiegare il ruolo dello zinco nell’interazione ospite-P. aeruginosa 2) identificare nuovi potenziali bersagli per strategie antimicrobiche.
Transition metals such as iron and zinc play a very important role in bacterial physiology as they are essential constituents of a large number of proteins. In order to control the spread of infectious microorganisms in their tissues, vertebrates adopt a series of strategies aimed at making metals unavailable to bacterial pathogens. This concept is now described as “nutritional immunity”. Recent studies have made clear that the release of antimicrobial metal‐sequestering proteins has an important role in the inflammatory response aimed at the control of bacterial pathogens. One of these proteins is Calprotectin (CP), a zinc and manganese‐sequestering protein released by neutrophils at sites of infection. We have recently contributed to demonstrate that the ability of a gut pathogen to withstand the antimicrobial activity of CP depends on its ability to produce a metal transporter characterized by a very high affinity for the zinc ion. As CP is the most abundant protein in the sputum from CF patients, we hypothesize that P. aeruginosa must be able to implement effective strategies to counteract calprotectin‐induced metal starvation and efficiently colonize the CF lung. The goals of this project are: 1) To characterize the zinc import apparatus of P. aeruginosa and its functional importance for bacterial growth in zinc‐limiting conditions; 2) to evaluate if zinc uptake mechanisms are key to P. aeruginosa ability to colonize the CF lung and resist to the zinc sequestering activity of CP. The contribution of CP to the control of P. aeruginosa grow will be analyzed in vitro and by carrying out infections in neutropenic mice. We believe that the elucidation the role of zinc in the host‐P. aeruginosa interaction in CF may be useful to identify novel important targets for antimicrobial strategies.
