Os pesquisadores imaginaram um componente importante da conjugação – o processo que as bactérias usam para compartilhar DNA umas com as outras.
Durante a conjugação, as bactérias podem trocar informações genéticas na forma de pedaços especiais de DNA. Isso inclui genes que os ajudam a resistir a ataques de medicamentos antimicrobianos comuns, tornando muitas doenças causadas por essas bactérias resistentes ao tratamento.
Uma melhor compreensão da conjugação pode, portanto, permitir que os cientistas encontrem maneiras de interromper o processo e reduzir a disseminação da resistência antimicrobiana.
Embora a conjugação tenha sido estudada desde 1940, os detalhes atômicos subjacentes ao mecanismo eram desconhecidos. Agora, pesquisadores do Imperial College London e da Queen Mary University of London imaginaram uma parte importante do processo pela primeira vez.
Os resultados, publicados na Nature Communications, são um passo importante na compreensão de como as bactérias adquirem resistência aos medicamentos – e, potencialmente, como impedi-las de fazê-lo.
O investigador principal, Dr. Tiago Costa, do Centro de Bacteriologia e Infecção Molecular do MRC e do Departamento de Ciências da Vida do Imperial, disse: “As nossas descobertas abrem caminho para uma aceleração da nossa compreensão da transferência de genes que conferem resistência antimicrobiana entre bactérias. Importante, decifrar os detalhes mecanicistas da transferência de genes podem nos fornecer alvos que podem ser explorados para suprimir a resistência aos antibióticos. ”
A equipe estudou a bactéria E. coli. Quando uma bactéria E. coli deseja iniciar a conjugação com outra bactéria, ela usa um sistema de secreção do tipo IV (T4SS) – uma estrutura que se estende e penetra na outra bactéria.
Muitos tipos de bactérias usam o T4SS para uma variedade de processos, incluindo a injeção de proteínas tóxicas em nossas próprias células durante a infecção ou a injeção de toxinas em células bacterianas rivais para matá-las quando competem por recursos.
Durante a conjugação, não são proteínas tóxicas que são transferidas, mas segmentos de DNA de vida livre que conferem uma vantagem às bactérias – incluindo resistência antimicrobiana. Esses segmentos de DNA podem até ser transferidos para diferentes espécies de bactérias, espalhando resistência aos medicamentos para novos patógenos.
O T4SS é composto por três partes. A equipe conseguiu fazer a imagem da parte chamada complexo do núcleo da membrana externa, que ancora o T4SS à bactéria que compartilha seus genes. Dessa âncora, a bactéria emite um pilus – uma longa fita que agarra a bactéria vizinha para a qual o DNA será transferido.
As imagens, obtidas por meio de uma técnica chamada microscopia crioeletrônica, revelaram que o complexo do núcleo da membrana externa é formado por dois anéis concêntricos de proteínas com conectores muito flexíveis. Essa estrutura é altamente flexível, o que os pesquisadores acreditam ajudar na extensão e retração do pêlo quando ele alcança a outra bactéria.
A primeira autora do artigo, a Sra. Himani Amin, também do Departamento de Ciências da Vida, disse: “Nossa estrutura revela novas percepções fascinantes sobre o complexo do núcleo da membrana externa, exibindo uma notável organização de proteínas dentro. Isso abrirá o caminho para uma melhor compreensão do gene transferência entre a população bacteriana e pode permitir aos pesquisadores desenvolver terapêuticas preventivas. ”
A equipe agora deseja obter imagens do restante da conjugação T4SS em E. coli, revelando sua funcionalidade completa com detalhes suficientes para mostrar aos cientistas como o processo pode ser interrompido, reduzindo a transferência de resistência antimicrobiana.
“Arquitetura do complexo nuclear da membrana externa de um sistema de secreção conjugativo tipo IV” por Himani Amin, Aravindan Ilangovan e Tiago R. D. Costa é publicado em 25 de novembro de 2021 na Nature Communications.
Publicado em 26/11/2021 20h42
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