Cientistas descobrem que bactérias podem “explodir” para espalhar a resistência aos antibióticos
Os cientistas descobriram novos detalhes sobre como as bactérias partilham genes, incluindo aqueles que impulsionam a resistência antimicrobiana (RAM), uma ameaça crescente à saúde global. As descobertas vêm de pesquisadores do Centro John Innes, que estudaram partículas incomuns conhecidas como agentes de transferência de genes (GTAs).
Os GTAs se assemelham aos bacteriófagos (vírus que infectam bactérias), mas não são mais invasores prejudiciais. Em vez disso, são derivados de vírus antigos que as bactérias adaptaram e colocaram sob seu próprio controle.
Partículas semelhantes a vírus entregam DNA entre células
Essas partículas agem como pequenos veículos de entrega. Eles coletam fragmentos de DNA de uma célula bacteriana e os transportam para outras células próximas. Este processo, denominado transferência horizontal de genes, permite que as bactérias compartilhem rapidamente características úteis, incluindo genes que as ajudam a sobreviver aos tratamentos com antibióticos.
Uma etapa fundamental neste processo é a lise da célula hospedeira, a ruptura de uma célula bacteriana para que as partículas GTA possam ser liberadas. Até agora, os cientistas não entendiam completamente como essas partículas escapavam das células hospedeiras.
Cluster de genes chave controla lise celular
Em pesquisa publicada em Microbiologia da Naturezaa equipe usou um método de triagem baseado em sequenciamento profundo para identificar os genes envolvidos na atividade do GTA na bactéria modelo Caulobacter crescente.
Eles identificaram um sistema de três genes chamado LypABC, que produz proteínas bacterianas. Quando os genes lypABC foram removidos, as células não conseguiram mais se abrir para liberar partículas GTA. Quando o sistema foi superativado, muitas células sofreram lise. Estes resultados mostram que o LypABC atua como um centro de controle central para este processo.
Um sistema imunológico reaproveitado para transferência de genes
Uma das descobertas mais surpreendentes é que o LypABC se assemelha muito a um sistema imunológico bacteriano anti-fago. Contém componentes proteicos geralmente associados à defesa contra vírus. No entanto, neste caso, o sistema parece ter sido reaproveitado para ajudar a libertar partículas GTA e promover a transferência de genes.
Este trabalho, realizado em colaboração com a Universidade de York e o Instituto Rowland de Harvard, destaca como as bactérias podem reutilizar sistemas biológicos existentes de maneiras inesperadas.
Regulamentação rígida é essencial para a sobrevivência
Os pesquisadores também descobriram uma proteína reguladora que ajuda a manter a atividade do GTA sob estrito controle. Esta regulação é crítica porque a ativação inadequada do LypABC pode ser altamente tóxica para as células bacterianas.
Ao revelar quão flexíveis os sistemas bacterianos podem ser, o estudo fornece uma visão mais profunda sobre como os genes se movem entre as células. Este processo desempenha um papel importante na propagação da resistência aos antibióticos.
Novas pistas na luta contra a resistência aos antibióticos
A primeira autora do estudo, Dra. Emma Banks, pesquisadora da Comissão Real para a Exposição de 1851, disse: “O que é particularmente interessante é que o LypABC se parece com um sistema imunológico, mas as bactérias o usam para liberar partículas GTA. Isso sugere que os sistemas imunológicos podem ser reaproveitados para ajudar as bactérias a compartilhar DNA entre si – um processo que pode contribuir para a disseminação da resistência aos antibióticos.”
O próximo passo é entender como o sistema LypABC é ativado e como ele controla a ruptura das células bacterianas para liberar partículas GTA.
A investigação lançou uma nova luz importante sobre os inimigos que se tornaram aliados que permitem às bactérias trocar genes, incluindo aqueles ligados à resistência antimicrobiana (AMR).
As informações, que expandem a nossa compreensão da principal ameaça à saúde global que é a RAM, surgiram quando os investigadores do John Innes Center investigaram os curiosos fenómenos dos agentes de transferência de genes (GTAs).
Essas partículas portadoras de genes parecem bacteriófagos (vírus que infectam bactérias), mas foram domesticadas a partir de vírus antigos e utilizadas de forma benéfica sob o controle da célula hospedeira bacteriana.
Agindo como mensageiros, eles pegam pacotes de DNA bacteriano hospedeiro e os entregam às bactérias vizinhas. Esta partilha “altruísta”, conhecida como transferência horizontal de genes, pode disseminar rapidamente características úteis, incluindo genes que conferem resistência a antibióticos utilizados para tratar infecções.
Um estágio crucial da vida do GTA é a lise da célula hospedeira: a quebra de uma célula hospedeira para liberar partículas GTA repletas de DNA. Anteriormente, não estava claro como as partículas GTA escapam das células bacterianas hospedeiras.
Neste estudo, que aparece em Microbiologia da Natureza, a equipe usou um método de triagem baseado em sequenciamento profundo para identificar genes críticos para a função do GTA na bactéria modelo Caulobacter crescentus.
Isto identificou um centro de controle de três genes, LypABC, que codifica proteínas bacterianas. Quando estes genes lypABC foram eliminados, as bactérias já não conseguiam lisar para libertar partículas GTA. Em contraste, ao superexpressar o hub lypABC, obtiveram uma proporção muito elevada de células em lise. Juntos, esses experimentos identificaram o LypABC como um mecanismo de controle para a lise celular mediada pelo GTA.
Surpreendentemente, o LypABC se assemelha a um sistema imunológico antifágico bacteriano, uma vez que contém domínios proteicos que são normalmente necessários para a defesa contra vírus. No entanto, este esforço colaborativo entre o Centro John Innes, a Universidade de York e o Instituto Rowland de Harvard sugere que foi reaproveitado para libertar partículas GTA para transferência de genes.
Eles também identificaram uma proteína reguladora que é necessária para o controle rigoroso da ativação do GTA e da lise mediada pelo GTA. Este controle é importante porque a regulação incorreta do LypABC é altamente tóxica para as células bacterianas.
Ao destacar a plasticidade dos domínios bacterianos, o estudo avança no conhecimento fundamental de como ocorre a transferência de genes entre células bacterianas e oferece uma pista importante para a compreensão de como ocorre a RAM.
A primeira autora do estudo, Dra. Emma Banks, pesquisadora da Comissão Real para a Exposição de 1851, disse: “O que é particularmente interessante é que o LypABC se parece com um sistema imunológico, mas as bactérias o usam para liberar partículas GTA. Isso sugere que os sistemas imunológicos podem ser reaproveitados para ajudar as bactérias a compartilhar DNA entre si – um processo que pode contribuir para a disseminação da resistência aos antibióticos.”
O próximo passo da pesquisa é descobrir como o hub de controle LypABC é ativado e como ele funciona para controlar a ruptura de células bacterianas e a liberação de partículas GTA.
“Um sistema imunológico bacteriano semelhante ao CARD-NLR controla a liberação de agentes de transferência de genes”, aparece em Microbiologia da Natureza.
Source link
