Durante séculos, os cientistas observaram as lentes de um microscópio e observaram bactérias – algumas circulares, outras em forma de bastão – se multiplicarem diante de seus olhos. No entanto, muito sobre os detalhes de como as células crescem e se dividem ainda está oculto, em parte porque falta a tecnologia para resolver esse processo. Uma equipe de engenheiros, biólogos e físicos da EPFL agora usa uma combinação de microscópios de última geração para descobrir novas idéias sobre o crescimento de micobactérias, uma família que inclui o bacilo responsável pela tuberculose.
O processo, descrito em um artigo da Nature Communications, pode desempenhar um papel na resistência a antibióticos e outros mecanismos de defesa bacteriana.
Uma controvérsia sobre o crescimento bacteriano
As micobactérias são organismos em forma de bastonete, medindo tipicamente alguns milionésimos de metro em comprimento. Para multiplicar, eles alongam e depois se dividem no meio. Cada nova célula possui duas extremidades, ou pólos: o primeiro herdado da célula mãe (o antigo pólo celular) e o segundo formado durante a divisão (o novo pólo celular).
A maneira como as bactérias crescem tem conseqüências por sua suscetibilidade a antibióticos. Até agora, o crescimento micobacteriano tem sido caracterizado por duas teorias concorrentes: o modelo unipolar, no qual o crescimento ocorre apenas no antigo polo celular (a extremidade herdada da célula mãe) e o modelo bipolar, no qual os dois polos crescem ao mesmo tempo. taxa até que a célula tenha tempo suficiente para se dividir.
Físicos e engenheiros, liderados pelo professor Georg Fantner, uniram-se ao laboratório do professor John McKinney para resolver essa controvérsia.
Combinando duas técnicas de imagem
“A razão pela qual esses dois modelos concorrentes existiram foi que os experimentos anteriores careciam de resolução espaço-temporal para chegar a uma resposta definitiva”, diz o professor Georg Fantner. Para observar o processo de crescimento com alta resolução suficiente, a equipe usou dois métodos de imagem com lapso de tempo: microscopia de força atômica e microscopia óptica.
“Com microscópios ópticos, podemos olhar dentro da célula, mas não vemos muitos detalhes”, diz Mélanie Hannebelle, principal autora do artigo. “Por outro lado, os microscópios de força atômica oferecem resolução nanométrica, mas não podem ver dentro da célula. Tivemos que combinar as duas técnicas para obter as informações necessárias”.
Um mecanismo de crescimento em duas etapas
A equipe interdisciplinar da EPFL demonstrou que a verdade está em algum lugar entre essas duas teorias. No começo, o antigo polo celular cresce a uma taxa muito mais rápida que o novo. Mas, pouco antes da divisão, o novo polo celular transita de crescimento lento para rápido, atingindo a mesma taxa que o herdado. O nome do novo modelo, “bifásico”, reflete esse processo de dois estágios.
O mecanismo de divisão bifásica parece dar às micobactérias uma vantagem de sobrevivência. Pesquisadores nos Estados Unidos demonstraram recentemente que, quando forçados a seguir um padrão de crescimento mais simétrico, os organismos se tornam menos resistentes a um antibiótico específico. “Ainda não temos uma explicação”, diz o professor McKinney. “Tudo o que sabemos é que existe um elo entre o mecanismo de crescimento e a resistência; o desafio agora é descobrir o porquê”. Resolver esse enigma é mais urgente do que possa parecer. A espécie mais conhecida de mycobacterium, M. tuberculosis, também é responsável pela doença infecciosa mais mortal do mundo, que mata 1,5 milhão de pessoas por ano – e as cepas resistentes a medicamentos estão se tornando cada vez mais comuns.
Publicado em 15/02/2020 12h44
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