Cientistas do John Innes Centre desvendaram novos detalhes sobre como as bactérias compartilham genes, incluindo aqueles que impulsionam a resistência antimicrobiana (AMR), um problema de saúde global crescente. A descoberta é resultado de um estudo sobre partículas incomuns conhecidas como agentes de transferência de genes (GTAs).
O que são GTAs e como funcionam
Os GTAs se assemelham a bacteriófagos (vírus que infectam bactérias), mas não são invasores nocivos. Em vez disso, são derivados de vírus antigos que as bactérias adaptaram e colocaram sob seu próprio controle. Essas partículas atuam como pequenos veículos de entrega, coletando fragmentos de DNA de uma célula bacteriana e transportando-os para outras próximas. Esse processo, chamado transferência horizontal de genes, permite que as bactérias compartilhem rapidamente características úteis, incluindo genes que as ajudam a sobreviver a tratamentos com antibióticos.
Lise celular e o papel do LypABC
Uma etapa fundamental nesse processo é a lise da célula hospedeira, a ruptura de uma célula bacteriana para que as partículas de GTA possam ser liberadas. Até agora, os cientistas não entendiam completamente como essas partículas escapavam de suas células hospedeiras. Em pesquisa publicada na Nature Microbiology, a equipe usou um método de triagem baseado em sequenciamento profundo para identificar os genes envolvidos na atividade de GTA na bactéria modelo Caulobacter crescentus.
Descoberta do sistema de três genes LypABC
Os pesquisadores identificaram um sistema de três genes chamado LypABC, que produz proteínas bacterianas. Quando os genes lypABC foram removidos, as células não conseguiam mais se romper para liberar partículas de GTA. Quando o sistema foi superativado, muitas células sofreram lise. Esses resultados mostram que o LypABC atua como um hub de controle central para esse processo.
Sistema imunológico reutilizado
Uma das descobertas mais surpreendentes é que o LypABC se assemelha muito a um sistema imunológico anti-fago bacteriano. Ele contém componentes de proteína geralmente associados à defesa contra vírus. No entanto, neste caso, o sistema parece ter sido reaproveitado para ajudar a liberar partículas de GTA e promover a transferência de genes. Este trabalho, realizado em colaboração com a University of York e o Rowland Institute at Harvard, destaca como as bactérias podem reutilizar os sistemas biológicos existentes de maneiras inesperadas.
Regulação Essencial para a Sobrevivência
Os pesquisadores também descobriram uma proteína reguladora que ajuda a manter a atividade de GTA sob controle estrito. Essa regulação é fundamental porque a ativação inadequada de LypABC pode ser altamente tóxica para as células bacterianas. Ao revelar como os sistemas bacterianos podem ser flexíveis, o estudo fornece uma visão mais profunda de como os genes se movem entre as células. Esse processo desempenha um papel importante na disseminação da resistência a antibióticos.
Próximos passos da pesquisa
A próxima etapa é entender como o sistema LypABC é ativado e como ele controla a ruptura das células bacterianas para liberar partículas de GTA. A pesquisa lançou uma nova luz importante sobre os inimigos que se tornaram aliados e que permitem que as bactérias troquem genes, incluindo aqueles ligados à resistência antimicrobiana (AMR).
A Dra. Emma Banks, primeira autora do estudo e pesquisadora da Royal Commission for the Exhibition of 1851, destaca a peculiaridade do LypABC: “O que é particularmente interessante é que o LypABC se parece com um sistema imunológico, mas as bactérias o estão usando para liberar partículas de GTA. Isso sugere que os sistemas imunológicos podem ser reaproveitados para ajudar as bactérias a compartilhar DNA umas com as outras – um processo que pode contribuir para a disseminação da resistência a antibióticos.”