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Bactérias usam mecanismos antigos para se autorreparar

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UNSW | Universidade de Nova Gales do Sul

Data

terça-feira, 29 novembro 2022 17:15

Áreas

Bacteriologia. Biofísica. Biologia. Biomedicina. Biotecnologia. Genoma. Imunologia. Microbiologia.

Um novo estudo liderado por cientistas da Universidade de Nova Gales do Sul (UNSW), na Austrália, revelou como as bactérias podem se autorreparar em situações complexas. As descobertas, publicadas na revista Science Advances, mostraram como o flagelar – o antigo motor que impulsiona a capacidade de ‘natação’ das bactérias – também pode ajudar esses minúsculos organismos a se ajustarem a condições em que sua motilidade é prejudicada.

As bactérias são um dos organismos vivos mais antigos da Terra, minúsculos organismos unicelulares encontrados em todos os habitats, incluindo o corpo humano – onde há mais células bacterianas do que células humanas.

Ser capaz de ‘nadar’ é crucial para a forma como as bactérias sobrevivem e se espalham. Mas pouco se sabia sobre como os ‘motores’ que impulsionam seus movimentos poderiam ajudar os microrganismos a se adaptarem a ambientes hostis.

Os pesquisadores da Escola de Biotecnologia e Ciências Biomoleculares da UNSW são os primeiros no mundo a usar a tecnologia de edição de genes CRISPR para alterar um motor flagelar. Eles usaram técnicas de biologia sintética para projetar um motor de sódio no genoma para criar uma bactéria nadadora movida a sódio. Eles então testaram e rastrearam a capacidade da bactéria de se adaptar quando o ambiente estava sem sódio. O sódio é um íon, o que significa que carrega uma carga. É essa carga que alimenta o motor flagelar por meio de estatores ou canais iônicos.

A equipe descobriu que os estatores foram capazes de autorreparar rapidamente o motor flagelar e restaurar o movimento. Essas descobertas podem levar a novos avanços nos campos das ciências biológicas e médicas.

“Mostramos que as mudanças ambientais podem fazer com que os canais iônicos reajam rapidamente. Portanto, as edições do CRISPR também revertem rapidamente, e o motor flagelar evolui e se autorregula. O fato de termos visto mutações diretamente nos estatores é surpreendente e também inspira muitos de nossos futuros planos de pesquisa nessa área”, disse o Dr. Pietro Ridone, autor principal do artigo.

O poder da maquinaria molecular

O corpo humano contém cerca de 10.000 tipos diferentes de máquinas moleculares, que alimentam uma variedade de funções biológicas, desde a conversão de energia até o movimento.

A tecnologia de um motor bacteriano supera em muito o que os humanos podem projetar sinteticamente em nanoescala. Com um milionésimo do tamanho de um grão de areia, ele pode se montar e girar até cinco vezes a velocidade de um motor de Fórmula 1.

“O motor que alimenta a natação bacteriana é uma maravilha da nanotecnologia”, disse o professor Dr. Matthew Baker, coautor do artigo. O professor disse que as descobertas do estudo podem ajudar a entender melhor a origem dos motores moleculares em detalhes mecanicistas – como eles se juntaram e como se adaptaram.

“Essas partes antigas são um sistema poderoso para estudar a evolução em geral, bem como as origens e a evolução da motilidade”, destacou o pesquisador.

O professor Baker disse que as descobertas informarão como a biologia sintética pode ajudar a criar novos motores moleculares. As descobertas também podem ter aplicações na compreensão da resistência antimicrobiana e na virulência da doença.

“Ao lançar mais luz sobre a história antiga da vida, estamos adquirindo conhecimento para criar ferramentas que podem ajudar a melhorar nosso futuro. Também pode nos levar a insights sobre como as bactérias podem se adaptar em cenários futuros de mudanças climáticas”, concluiu o pesquisador.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade de Nova Gales do Sul (em inglês).

Fonte: UNSW. Imagem: ilustração da bactéria Shigella sp. Fonte: Stephanie Rossow via Wikimedia Commons.

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