Toxina produzida por bactéria pode inspirar tratamentos inovadores para infecções
A proteína é usada como arma na competição entre microrganismos e pode revelar pistas para a criação de novas estratégias antimicrobianas
Uma proteína recém-descoberta da bactéria Chromobacterium violaceum, comum em regiões tropicais e capaz de causar infecções graves em humanos, pode ajudar a explicar como microrganismos competem entre si e inspirar novas estratégias de controle bacteriano. É o que indica um estudo realizado na Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto (FMRP) da USP, publicado no Journal of Biological Chemistry. A proteína, até então desconhecida, é injetada em bactérias rivais durante a competição interbacteriana e atua inibindo o crescimento ou levando-as à morte.
Para investigar o conjunto de toxinas secretadas por essa bactéria, chamadas de proteínas efetoras, a equipe – integrante do Centro de Pesquisa em Biologia de Bactérias e Bacteriófagos (Cepid B3) – analisou seu Sistema de Secreção do Tipo 6 (T6SS), uma nanomáquina em forma de lança que injeta substâncias em outros microrganismos. Os pesquisadores compararam o arsenal produzido por bactérias “normais” com o de bactérias sem esse sistema, buscando identificar quais toxinas dependem do T6SS para serem secretadas. Além disso, procuraram proteínas que interagem com componentes-chave dessa estrutura. Os resultados levaram a vários potenciais efetores (moléculas que alteram fisiologia, estrutura ou função de outro organismo para sua infecção) do T6SS nessa espécie. Entre eles, uma proteína inédita batizada de RhsF.
Júlia Alves, que realizou o estudo durante seu doutorado no Laboratório de Regulação da Expressão Gênica e Patogenicidade Bacteriana da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto (FMRP) da USP, com sanduíche na Universidade de Dundee na Escócia, explica que, além de caracterizar a proteína, a equipe também descreveu o mecanismo que protege a própria bactéria contra esse ataque. “Demonstramos que a RhsF é utilizada pelo sistema T6SS para competir com outras bactérias, identificamos sua proteína de imunidade correspondente e resolvemos a estrutura tridimensional do complexo formado entre as duas proteínas”, afirma.
As conclusões mostram ainda que, sem essa toxina, a bactéria se torna menos eficiente na competição, perdendo a capacidade de eliminar concorrentes. “A interpretação mais segura é que RhsF seja uma toxina especializada em atacar bactérias competidoras”, aponta.
De acordo com José Freire da Silva Neto, também autor do estudo e pesquisador responsável pelo Laboratório de Regulação da Expressão Gênica e Patogenicidade Bacteriana da FMRP, a RhsF, assim como as outras toxinas observadas no trabalho, não depende de um agente intermediário para agir, pois é injetada diretamente na célula-alvo. “Isso amplia o espectro de bactérias que podem ser atacadas e torna o sistema particularmente eficiente em ambientes onde coexistem diferentes espécies”, diz.
A diversidade de efetores, ilustrada pelos seis candidatos descobertos, também parece representar uma vantagem para a espécie. “Enquanto um único efetor pode atacar um alvo específico, um conjunto diversificado atua simultaneamente sobre diferentes componentes celulares, comprometendo múltiplos processos e tornando mais difícil que a célula-alvo desenvolva mecanismos de proteção”, acrescenta.
As conclusões do estudo podem repercutir em áreas como ecologia, microbiologia e saúde. “O principal impacto a curto prazo é ampliar nosso conhecimento sobre como bactérias competem e se organizam em comunidades microbianas, o que é importante, inclusive, em contextos de interação das bactérias que vivem no corpo humano com espécies patogênicas [que causam doença]”, ressalta Júlia Alves.
A longo prazo, a descoberta de novos mecanismos de toxicidade pode inspirar estratégias antimicrobianas inovadoras. “A toxina RhsF utiliza um mecanismo pouco explorado, baseado na modificação de RNA, o que pode revelar novos alvos para controle bacteriano”, afirma. Ela alerta, no entanto, que ainda é necessário aprofundar o entendimento desses mecanismos antes de avançar para aplicações clínicas.
A equipe segue desenvolvendo novas abordagens. “Ainda existem várias perguntas em aberto”, diz José Freire. “A principal é identificar exatamente quais moléculas de RNA são modificadas pela RhsF dentro das células-alvo e como essa modificação leva à inibição do crescimento ou à morte bacteriana”, acrescenta.
Ele também destaca a necessidade de investigar com mais detalhes o reconhecimento e o transporte da proteína pelo T6SS. Segundo o pesquisador, o próprio estudo abriu novas frentes de investigação.
“Os outros efetores encontrados ainda não foram caracterizados; eles representam oportunidades para a descoberta de novos mecanismos de ação de efetores até então desconhecidos”, conclui.
O Cepid B3 é uma rede sediada no Instituto de Química (IQ) da USP, que reúne instituições de pesquisa para investigar os mecanismos de reprodução e comportamento das bactérias e de seus principais predadores, os bacteriófagos. Os projetos têm financiamento da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp).
Matéria: Bianca Bosso | Jornal da USP.