CIÊNCIA VIVA – Bactérias são mais precisas que relógios

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Se já sabemos o que nos faz ter
neurónios, glóbulos brancos ou epiderme, apesar de todas essas células terem
exactamente os mesmos genes,
em bactérias esses mecanismos são ainda pouco
conhecidos. Perceber como funciona a formação de esporos bacterianos é
essencial para saber como podem depois voltar à forma activa e desencadearem
infecções. Investigadores do Instituto de Tecnologia Química e Biológica
António Xavier, ITQB NOVA, publicaram na prestigiada revista científica PLOS
Genetics o intrincado mecanismo responsável pela forma final de esporos na
bactéria patogénica Clostridium difficile.

O Clostridium difficile (ou C.
difficile
) é uma bactéria que persiste em infecções hospitalares. Provoca
um síndrome intestinal, cujos sintomas podem ir de diarreia simples a
complicações potencialmente mortais. Eles têm a capacidade de disseminar e
persistir em ambiente hospitalar graças à sua capacidade para formar esporos
que resistem ao ar e também aos desinfectantes. Como não respondem à maioria
dos antibióticos disponíveis, é urgente encontrar-se formas de conter a
propagação dos esporos e desenvolver novas terapias.

A esporulação passa pela formação
de um pré-esporo dentro de uma célula-mãe; o pré-esporo será um “condensado” de
bacteria, com os elementos essenciais para o seu crescimento quando encontrar
condições favoráveis. Contém o genoma e algumas proteínas essenciais. A
célula-mãe que o contém tem o mesmo genoma e todo o conteúdo normal de uma
célula bacteriana.

Durante o processo de formação de
esporos, são precisos centenas de genes para que tudo decorra com o rigor e
precisão necessários para garantir a sobrevivência do esporo. Nada é deixado ao
acaso, e o modo como cada gene é posto a trabalhar em cada altura é
fundamental.

Sabia-se que uma proteína, chamada
sigmaK, é responsável pela formação da camada exterior do esporo, sendo a
superfície do esporo importante para a infecção. O que os investigadores do
grupo do investigador Adriano Henriques agora perceberam é que o mecanismo que
controla sigmaK é muito mais complicado do que se pensava.

A investigadora Mónica Serrano
dedicou os últimos meses a tentar responder à questão quais as proteínas que regulam
os genes, de que forma e em que altura. Os resultados agora publicados na PLOS
Genetics dão-nos a descobrir um intrincado mecanismo de relojoeiro, controlado
de forma muito precisa. A activação de sigmaK requer a excisão de uma sequência
que interrompe o gene, pela acção de uma proteína do tipo recombinase. A
actividade da recombinase é controlada por uma outra proteína adicional, e
juntas, determinam o tempo exacto de activação do sigmaK. A alteração deste
controlo temporal resulta em defeitos drásticos na estrutura da superfície do
esporo. Com o desvendar do mecanismo molecular, perceberam ainda que a
recombinase tem a capacidade de tirar, inserir e inverter genes bacterianos, o
que abre novas possibilidades de engenharia genética in vivo e in vitro.

“Um dos aspectos mais excitantes do
trabalho é que enquanto que o controlo da excisão da sequência que interrompe o
gene sigmaK é essencial para a formação correcta da superfície do esporo, por
sua vez importante para a interação do esporo com as células do hospedeiro
durante a infecção, sabemos agora que nalgumas estirpes epidémicas o gene
sigmaK não está interrompido. A previsão é de que estas estirpes tenham
descoberto um modo, manipulando o tempo de activação da proteína SigmaK, de
gerar um esporo com uma superfície alterada, que em certas circunstâncias pode
representar um modo de “esconder” aquilo que seria um esporo normal do
hospedeiro, facilitando assim a infecção”, segundo Adriano Henriques.
Referência do artigo:
http://journals.plos.org/plosgenetics/article?id=10.1371/journal.pgen.1006312
PLoS Genet 12(9): e1006312. doi:10.1371/journal.pgen.1006312
A
Recombination Directionality Factor Controls the Cell Type-Specific Activation
of
σK and the Fidelity of Spore Development in Clostridium
difficile
Mónica
Serrano, Nicolas Kint, Fátima C. Pereira, Laure Saujet, Pierre Boudry,
Bruno
Dupuy, Adriano O. Henriques, Isabelle Martin-Verstraete
Sobre o laboratório e os
investigadores
Adriano Henriques é coordenador do
Laboratório de Desenvolvimento Microbiano do ITQB NOVA. Este laboratório tem
estudado os mecanismos da formação de esporos bacterianos, que têm um papel
fundamental na persistência de bactérias no ambiente e na recorrencia e
transmissão de doenças, incluindo a bactéria patogénica C. difficile. O grupo tem-se focado na montagem das superficies de
esporos.
Mónica
Serrano é Investigadora FCT desde 2014, e tem desenvolvido o seu trabalho no
Laboratório de Desenvolvimento Microbiano. É co-coordenadora do projecto
ONEIDA, para prevenção e controlo de infecções bacterianas em hospitais
portugueses, que acaba de ser aprovado com financiamento de 2,5 milhões de
euros para os próximos 3 anos.
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