Destaque

Cientistas avançam na compreensão do papel dos sulfetos na comutação da respiração aeróbica/anaeróbica em bactérias

Fonte

TITech | Instituto de Tecnologia de Tóquio

Data

sexta-feira. 30 dezembro 2022 10:40

As bactérias do trato intestinal desempenham muitos papéis essenciais na manutenção da saúde e do metabolismo. Manter esses organismos saudáveis e alcançar um bom equilíbrio entre as espécies é, portanto, muito importante para a saúde. Muitas dessas bactérias têm mecanismos especiais pelos quais podem passar da respiração aeróbica (usando oxigênio) para a respiração anaeróbica (sem usar oxigênio), dependendo do ambiente.

Esse peculiar processo de troca também está envolvido em outras funções, como o aumento da tolerância a antibióticos e proteção da célula contra espécies reativas de oxigênio (EROs), uma família de radicais livres potencialmente nocivos. Curiosamente, pequenas moléculas contendo enxofre chamadas sulfetos também afetam esse processo de troca. As bactérias parecem ter desenvolvido maneiras de detectar os níveis de sulfeto de hidrogênio (H2S) e adaptam seu metabolismo de acordo. Como elas fazem isso, no entanto, não era bem compreendido.

Para resolver essa lacuna de conhecimento, uma equipe de pesquisa, incluindo o Dr. Shinji Masuda, professor do Instituto de Tecnologia de Tóquio (TITech), no Japão, recentemente se concentrou no YgaV, um fator de transcrição encontrado na bactéria entérica Escherichia coli que poderia adicionar algumas peças à montagem do quebra-cabeça. Em artigo publicado na revista científica Antioxidants, a equipe explicou que o YgaV está evolutivamente relacionado (e quase idêntico) a certas proteínas previamente descobertas em outras bactérias que respondem aos níveis de H2S. Isso os motivou a decifrar qual é o papel do YgaV e como ele ajuda a E. coli a prosperar quando as condições químicas ao seu redor se modificam.

Os pesquisadores conduziram uma série de experimentos em cepas normais (ou WT, para ‘tipo selvagem’) e mutantes de E. coli, a última das quais tinha um gene ygaV não funcional. Eles expuseram essas culturas a diferentes condições atmosféricas (ricas em oxigênio, deficientes em oxigênio e ricas em H2S). Então, por meio da análise do transcriptoma, a equipe investigou quais genes foram expressos de forma diferente entre as cepas WT e mutantes, destacando assim o papel do YgaV. Eles também expuseram ambas as cepas de bactérias a vários tipos de antibióticos e compararam seus efeitos. Além disso, eles mediram a concentração celular de peróxido de oxigênio (H2O2), um tipo de EROs, e analisaram alguns dos detalhes estruturais de como o YgaV se liga aos átomos de enxofre.

No geral, os resultados mostraram que o YgaV é crucial para ajustar a expressão de vários genes respiratórios anaeróbicos e gerenciar os níveis de EROs em resposta ao H2S externo. Notavelmente, a tolerância a antibióticos foi diferente entre as cepas, como observou o professor Masuda: “Enquanto a bactéria WT mostrou maior tolerância a antibióticos sob condições atmosféricas de H2S, o mutante YgaV não. Além disso, a sensibilidade a antibióticos foi maior na mutante do que na WT, tanto na presença como na ausência de H2S externo.”

Essas descobertas esclarecem alguns dos mecanismos pelos quais várias bactérias podem regular seu equilíbrio químico interno em resposta a mudanças no ambiente. Esse conhecimento pode ser usado para identificar possíveis alvos de drogas para tornar as bactérias patogênicas mais suscetíveis aos antibióticos. Por sua vez, isso ajudaria no tratamento de doenças infecciosas. Mais importante ainda, a ligação existente entre YgaV, tolerância a antibióticos e níveis de EROs pode ser estudada com mais detalhes para obter uma melhor compreensão de como funciona a resistência a antibióticos. “Mais pesquisas sobre o YgaV podem contribuir para resolver o enigma de uma década sobre se existe uma relação entre a geração de EROs e a tolerância a antibióticos”, concluiu o Dr. Shinji Masuda.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página do Instituto de Tecnologia de Tóquio (em inglês).

Fonte: TITech.

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