Verso il controllo della resistenza specie-specifica agli antibiotici
I ribosomi sono le “ fabbriche” dove l’informazione genetica contenuta nel DNA viene tradotta in proteine, “ i mattoni della vita“, ma come funzionano ?
IMMAGINE DI COPERTINA: Alessandra Angelini, RGB_2014_Luminogramma_light box, particolare.
Da IL GALILEO Gennaio 2015
Intervista di Luisa Monini
Ada E. Yonath (foto), premio Nobel per la Chimica 2009 per i suoi studi sulla struttura e sulla funzione dei ribosomi, confessa in tutta sincerità che quando le fu comunicata per telefono la notizia che era stata insignita del Nobel, pensò si trattasse di uno scherzo .
“Non lo era “ sorride Yonath e, alla domanda se e come il prestigioso riconoscimento le abbia cambiato la vita, risponde sicura: “ divenni improvvisamente un personaggio pubblico, molto più esposta di prima da un punto di vista mediatico e con tante occasioni in più per parlare di scienza con i colleghi, con la gente e, soprattutto, con i giovani”.
Le ricordiamo che di lei si narra che sia andata a parlare di ribosomi anche all’asilo frequentato dalla sua nipotina.
“ E’ vero, risponde, avevo appena ricevuto un importante premio scientifico in Israele ed ero spesso in televisione.
Fu così che la maestra di Noa mi conobbe e mi invitò a parlare ai suoi bambini; lo feci molto volentieri e spiegai loro cosa sono i batteri, cosa significa averli in bocca dove possono causare infezioni con febbre e come sia importante lavarsi bene i denti per avere un gran bel sorriso. Erano felici e interessati e mi fecero molte domande”.
Ed è sempre lei a raccontare anche a noi adulti com’è arrivata ad aprire la strada ai nuovi antibiotici, quelli che ci salveranno dalle aggressioni dei super-batteri, oramai assuefatti alla maggior parte dei farmaci per l’uso improprio che ne abbiamo fatto.
Yonath è una gran comunicatrice e lo si capisce da come riesce a catturare l’attenzione degli oltre 600 giovani scienziati presenti in sala, alternando battute a dati scientifici e ad animazioni artistiche che mostrano “ live” i ribosomi nel pieno della loro attività mentre “ fabbricano” le proteine legando gli amminoacidi gli uni agli altri, all’ interno di una sorta di tunnel che funziona da centrale operativa.
E quando il Nobel conclude la sua conferenza con un’immagine che la ritrae con il viso incorniciato da una moltitudine di ribosomi che riproducono fedelmente la sua capigliatura riccia e ribelle, nella InselHalle di Lindau scoppia un fragoroso applauso. Incontriamo Ada Yonath al 64mo Meeting dei Nobel Laureate dove ha tenuto la sua lettura “
Verso il controllo della resistenza specie-specifica agli antibiotici”. Diretta, sorridente, una donna felice di essere scienziata anche se, confessa, mai avrebbe pensato di diventarlo
“Eravamo molto poveri; dopo la morte di mio padre, ci trasferimmo da Gerusalemme a Tel Aviv dove sia io che mia sorella facevamo tanti piccoli lavori per aiutare nostra madre nel bilancio familiare. Avevo 11 anni, sono cresciuta in fretta ma tutto ciò mi ha reso molto forte anche se, ribadisce, non avevo tempo di pensare a cosa avrei fatto da grande”.
Yonath si laureò in Chimica grazie alle borse di studio e alle lezioni di matematica che dava agli studenti, si specializzò in Biochimica presso l’Università Ebraica di Gerusalemme e nel 1968 ottenne un PhD in Cristallografia aI raggi X.
“Un metodo scientifico “ ricorda il Nobel “tutto volto al futuro anche se ha 100 anni di storia alle spalle”.
Vale la pena ricordare che l’ONU ha proclamato il 2014 Anno Internazionale della Cristallografia a riconoscimento di un metodo che ha rivoluzionato il mondo della Scienza permettendo di vedere la struttura della materia a livello atomico e di disegnarla nelle tre dimensioni dello spazio, contribuendo alla comprensione delle basi fondamentali della vita stessa, a cominciare dalla doppia elica del DNA individuata circa 60 anni or sono da F. Crick e J. Watson che per questo ricevettero il Nobel per la Medicina nel 1962.
- “Conoscere la struttura del DNA è stato il primo grande passo avanti che ha portato alla conoscenza dei geni, della genetica e alla medicina personalizzata.
- Tutto ciò che oggi riguarda la salute si basa sullo studio del nostro DNA e di quello dei patogeni, virus e batteri”.
- Parlando delle sue ricerche sui ribosomi il Nobel spiega che già negli anni ’60 del secolo scorso si sapeva che i ribosomi erano le “ fabbriche” dove l’informazione genetica contenuta nel DNA veniva tradotta in proteine, “ i mattoni della vita“, ma che per capire la funzione dei ribosomi occorrevano i dettagli della loro struttura atomica che solo la Cristallografia ai raggi X poteva dare. Dalla fine degli anni ’70 la scienziata si dedicò a questa missione ritenuta impossibile da molti scienziati perché i ribosomi, organelli cellulari formati da due sub-unità- una grande ed una piccola- ricchi in RNA (acido ribonucleico) e proteine, sono molto instabili, facilmente deteriorabili e dunque particolarmente difficili da trasformare in cristalli utili per la cristallografia. Yonath non si scoraggiò e, grazie al suo grande intuito e alla sua intelligenza, prese spunto dalla vita degli orsi polari che quando vanno in letargo “ impacchettano “ i ribosomi in strati bidimensionali per conservarli integri sino al risveglio, momento in cui hanno bisogno di tante proteine per ricominciare a vivere. Questo significava che in qualche modo i ribosomi potevano essere stabilizzati. Per le sue indagini la scienziata utilizzò microorganismi che vivono in condizioni termiche estreme con ribosomi più stabili e resistenti che davano garanzie di formare cristalli migliori. C’era però il problema di come riuscire a sottoporli ai raggi X che normalmente distruggono i cristalli biologici. Dopo anni di sperimentazioni Yonath risolse il problema utilizzando una tecnica da lei ideata, la crio-cristallografia, con la quale i cristalli vengono raffreddati e stabilizzati riducendo così i danni dovuti ai raggi X.
- Poco a poco la scienziata si avvicinò all’ obiettivo sino a realizzare una mappatura atomica completa della struttura ribosomiale in tre dimensioni e con un elevatissimo grado di definizione.
- Al raggiungimento di questo risultato epocale contribuirono anche gli scienziati Thomas A. Steitz e Venkatraman Ramakrishanan che, con lei, furono insigniti del Nobel per la Chimica nel 2009.
- Oltre a rappresentare un grande successo delle Scienze di base nell’avanzamento delle conoscenze biologiche a livello molecolare, c’è un interesse molto “umano” nella ricerca della struttura atomica dei ribosomi batterici perché oggi, conoscendola in dettaglio, è possibile comprendere la resistenza ai medicinali da parte di virus e batteri e programmare, grazie alle tecniche di “drug design”, nuovi e più potenti antibiotici contro i ribosomi dei patogeni.
- La fondamentale differenza rispetto agli antibiotici oggi in uso è che i nuovi ritrovati mireranno a bloccare la sintesi delle proteine tossiche, risparmiando tutte le altre strutture cellulari, Veri farmaci intelligenti che daranno importanti risultati nella lotta alle malattie infettive.
- “Sono la nostra salvezza” ribadisce il Nobel ricordando però che è necessaria anche una nuova cultura da parte di medici e pazienti per contrastare il dilagante fenomeno dell’ uso improprio degli antibiotici che ha accelerato il naturale processo di selezione delle varianti batteriche resistenti.
NOTE
La cristallografia a raggi X è la scienza che permette di determinare la disposizione degli atomi di una molecola in un cristallo a partire dal modo in cui i raggi X sono diffratti dal cristallo.
La cristallografia a raggi X misura la densità degli elettroni all’interno del cristallo, da cui si possono dedurre le posizioni atomiche.
Scopo della biocristallografia a raggi X: determinazione della struttura tridimensionale di macromolecole biologiche a risoluzione atomica (coordinate x,y,z per ciascun atomo che costituisce la macromolecola biologica).
Macromolecole biologiche oggetto dello studio: DNA, RNA, proteine e loro complessi (virus, ribosoma, ecc.).
Le proteine più piccole sono costituite da ben oltre 1000 atomi e le proteine più grandi possono essere costituite da 104 a 105 atomi.
Ada E. Yonath (Gerusalemme, 22 giugno 1939), è una chimica israeliana, vincitrice del premio Nobel per la chimica nel 2009 assieme a Thomas Arthur Steitz e a Venkatraman Ramakrishnan per i suoi studi sulla struttura e sulla funzione dei ribosomi.. Attualmente dirige lo Helen and Milton A. Kimmelman Center for Biomolecular Structure and Assembly del Weizmann Institute of Science. Nel 2009 è diventata la prima donna israeliana a vincere un premio Nobel, la prima donna del Medio Oriente a vincere un premio Nobel, nonché la prima donna a vincere un premio Nobel per la chimica in 45 anni.
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