Cientistas descobrem 45 novas toxinas em bactérias causadoras de infecções alimentares
Pesquisadores da USP descobriram 45 novas toxinas produzidas por bactérias do gênero Salmonella, que abriga espécies associadas a infecções alimentares. O trabalho, conduzido no Centro de Pesquisa em Biologia de Bactérias e Bacteriófagos (Cepid B3) e publicado em artigo na revista Plos Biology, mostra que essas substâncias atuam principalmente na competição entre microrganismos por espaço e recursos e indica que elas podem, no futuro, inspirar o desenvolvimento de novos antibióticos, estudos aprofundados com humanos e aplicações biotecnológicas.
Para investigar o arsenal microscópico usado pelo patógeno, a equipe analisou dados genéticos de Salmonella e seu Sistema de Secreção do Tipo VI (T6SS), um sistema em forma de lança usado pela bactéria para injetar efetores – moléculas, como as toxinas, que interferem no funcionamento de outras células – no ambiente ou diretamente em microrganismos competidores. As buscas foram realizadas com ferramentas computacionais que analisaram o material genético de 6.165 amostras de 149 tipos diferentes (sorovares) da subespécie Salmonella enterica, permitindo identificar possíveis toxinas, comparar sequências entre diferentes bactérias e inferir suas funções a partir de semelhanças com proteínas já conhecidas.
Ao todo, 128 tipos de toxinas foram identificadas, das quais 45 são muito diferentes de toxinas conhecidas ou nunca haviam sido descritas pela ciência. “Esse resultado implica que a diversidade no mundo de toxinas e antitoxinas bacterianas é muito alta, com novas variedades surgindo ou divergindo radicalmente das variantes aparentadas já conhecidas”, explica Robson Francisco de Souza, líder do grupo de bioinformática do Laboratório de Estrutura e Evolução de Proteínas do Cepid B3 e um dos autores do estudo. O Cepid B3 é sediado no Instituto de Ciências Biomédicas (ICB) e no Instituto de Química (IQ) da USP.
As moléculas identificadas podem atuar de diferentes maneiras: algumas são direcionadas à competição contra outras bactérias, enquanto outras têm potencial de afetar células eucarióticas, como fungos, leveduras, algas e até mamíferos. “É possível que algumas delas tenham papel direto nas infecções em humanos, mas, para confirmar essa hipótese, seria necessário ver qual linhagem carrega os genes contra eucariotos e avaliar experimentalmente o efeito em células e na infecção”, aponta o pesquisador.
“Corrida armamentista” entre bactérias
O cenário de diversidade também se reflete na distribuição dos efetores descobertos entre os diferentes grupos de Salmonella. O artigo mostra que cada um desses grupos apresenta uma combinação própria de moléculas secretadas pelo T6SS. Isso indica que a bactéria seleciona e mantém efetores específicos de acordo com as pressões do ambiente em que vive. “A evolução desses sistemas e essa diversidade é estimulada tanto pela recombinação de genes, que acontece frequentemente para gerar e ativar novas toxinas, como pela seleção natural que, em um cenário de conflito biológico, impulsiona uma ‘corrida armamentista’ entre as bactérias”, afirma Souza.
Os dados ainda indicam que subgrupos de Salmonella coletados em ambientes naturais tendem a apresentar um número maior de efetores do que aqueles provenientes de pacientes, sugerindo que a diversidade de toxinas aumenta em contextos com maior variedade de competidores. “Isso acontece porque, à medida em que surgem novos desafios e adversários, o microrganismo precisa desenvolver novas ferramentas para sobressair nessas disputas por recursos”, explica o pesquisador.
De acordo com o pesquisador, os achados devem contribuir para o entendimento das estratégias de competição bacteriana e abrir caminho para novas aplicações clínicas e biotecnológicas. “Podemos ter, inclusive, aplicações que nem podemos antecipar ainda”, prevê Souza. “Acreditamos nisso porque, por exemplo, alguns de nossos trabalhos anteriores já demonstraram que proteínas importantes em eucariotos tiveram origem em toxinas bacterianas”, acrescenta, destacando o potencial desses compostos em diferentes contextos biológicos.
Souza ressalta que o campo ainda está longe de ser esgotado. “Bactérias como Salmonella, Acinetobacter e outros organismos ainda oferecem oportunidades para entendermos o papel dessas toxinas nas interações ecológicas”, afirma. “Continuamos investindo no desenvolvimento de softwares e pipelines para automatizar esse tipo de análise e ampliar a investigação para novas linhagens, como arqueas e bactérias menos conhecidas, que representam ainda mais oportunidades para esse tipo de descoberta”, conclui.
(Com informações do Jornal da USP)
