Revista Nature Communications destaca estudo de pesquisadores do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM) em cooperação com o Institut de Biologie Structurale (IBS) da França
Pesquisadores do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), organização social do Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovações (MCTI), do Brasil e do Institut de Biologie Structurale (IBS) da França vêm trabalhando desde há quase uma década no esforço conjunto para compreender o processo de formação da parede bacteriana, a nível molecular e atômico. Este trabalho visa a busca de conhecimentos que possam explicar os mecanismos que tornam bactérias super resistentes a antibióticos e evidenciar pontos fracos do processo que possam ser alvos de novos antibióticos, mais eficientes e específicos.
O resultado mais recente dessa parceria foi publicado nesta quinta-feira, na Revista Nature Communications . O trabalho revela como a proteína MreC, que tem um papel essencial na formação da parede celular de bactérias alongadas, é capaz de se autoassociar e se organizar em forma de filamentos e até tubos. Para desvendar a arquitetura destes complexos moleculares fundamentais para a arquitetura da parede bacteriana, os pesquisadores utilizaram MreC da bactéria Pseudomonas aeruginosa, uma das principais responsáveis por casos de infecção hospitalar, naturalmente resistente aos antibióticos já disponíveis no mercado e associada a alta mortalidade.
Dessen destaca ainda que as estruturas reveladas são comuns a outras bactérias de formato alongado, como a Escherichia coli – uma das principais responsáveis por quadros graves de diarreia e a Helicobacter pylori – associada ao desenvolvimento de úlceras e câncer gástrico. Logo, compreender a formação desses tubos e buscar meios de inibir a autoassociação de MreC poderá eventualmente ajudar no combate a uma série de doenças bacterianas.
O estudo prossegue em várias frentes, também com parceria de pesquisadores da Eslovênia, para buscar moléculas que demonstrem capacidade de inibir a formação do complexo de proteínas que atua no alongamento da parede celular bacteriana. A busca por novos antibióticos potenciais também conta com estudos efetuados com compostos naturais da biodiversidade brasileira, graças a colaborações com o CNPEM, a USP, e a Univali.
Figura 1: Estrutura em crio-microscopia eletrônica de um tubo de MreC do patógeno Pseudomonas aeruginosa. Cada tubo é formado por 6 filamentos anti-paralelos que se associam lateralmente (um filamento está indicado nesta figura em verde e azul).
Combinação de resultados brasileiros e franceses
Para chegar aos resultados publicados na Revista do grupo Nature, os pesquisadores reuniram achados de pesquisas realizadas no Brasil e na França. Cristais da proteína MreC da bactéria P. aeruginosa foram analisadas usando a técnica de cristalografia por difração de raios X, em um dos últimos experimentos na antiga fonte de luz síncrotron (UVX) do CNPEM. Já a organização de várias moléculas de MreC na formação dos tubos foi revelada por meio de experimentos de criomicroscopia eletrônica realizados no IBS, na França.
O estudo também observou o impacto de mutações nas regiões de interação da proteína MreC.
In vitro, as mutações causam uma consequência drástica para a formação dos tubos. Em paralelo, quando introduzimos as mesmas mutações diretamente no genoma bacteriano, observamos a diminuição da quantidade de MreC produzida, indicando um efeito direto na estabilização do elongassomo, explica Dessen.
Figura 2: As mutações inseridas em diferentes regiões de interação de MreC causaram consequências diversas para a formação dos tubos. (esquerda) mutações na região 1 não afetaram a formação dos tubos; (meio) a mutação da região 2 aboliu totalmente a formação dos tubos; (direita) mutações introduzidas na região 3 impediram a formação dos tubos, mas permitiram a formação de filamentos flexíveis. A introdução das mesmas mutações nas regiões 2 e 3 do genoma bacteriano geraram cepas bacterianas apresentando uma quantidade menor de MreC, e consequentemente, com um elongassomo modificado.
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