As muta��es inseridas em diferentes regi�es de intera��o de MreC causaram consequ�ncias diversas para a forma��o dos tubos. (esquerda) muta��es na regi�o 1 n�o afetaram a forma��o dos tubos; (meio) a muta��o da regi�o 2 aboliu totalmente a forma��o dos tubos; (direita) muta��es introduzidas na regi�o 3 impediram a forma��o dos tubos, mas permitiram a forma��o de filamentos flex�veis. A introdu��o das mesmas muta��es nas regi�es 2 e 3 do genoma bacteriano geraram cepas bacterianas apresentando uma quantidade menor de MreC, e consequentemente, com um elongassomo modificado (foto: Fotos: CNPEM/Divulga��o)
H� cerca de uma d�cada, pesquisadores do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), organiza��o social do Minist�rio da Ci�ncia, Tecnologia e Inova��es (MCTI), do Brasil e do Institut de Biologie Structurale (IBS) da Fran�a v�m trabalhando para compreender o processo de forma��o molecular e at�mico das bact�rias. O estudo tem como objetivo principal buscar conhecimento mais aprofundados a fim de explicar os mecanismos capazes de tornar as bact�rias mais resistentes a antibi�ticos.
Al�m disso, um importante detalhe dessa pesquisa � a busca por evidenciar os pontos fracos das chamadas superbact�rias para que, assim, os alvos espec�ficos sejam encontrados, propiciando o desenvolvimento de medicamentos – antibi�ticos – mais eficazes.
Recentemente, o resultado mais atual da pesquisa, ainda em andamento, foi publicado na Revista Nature Communications. Nessa fase do estudo, foi revelada como a prote�na MreC, essencial para a forma��o da parede celular de bact�rias alongadas, � capaz de se autoassociar e se organizar em forma de filamentos e tubos. Para desvendar esses complexos moleculares, os pesquisadores utilizaram MreC da bact�ria Pseudomonas aeruginosa, uma das principais respons�veis por infec��o hospitalar, naturalmente resistente aos antibi�ticos dispon�veis no mercado e de alta mortalidade.
Segundo Andr�a Dessen, pesquisadora vinculada ao IBS e ao CNPEM, respons�vel por dois dos grupos de pesquisa que participaram do estudo, tanto no Brasil quanto na Fran�a, as regi�es de intera��o dessas formas autoassociadas s�o essenciais para a regula��o do processo de forma��o da parede das bact�rias. “Os estudos revelaram que a prote�na se autoassocia formando filamentos e tubos bastante est�veis, que analisamos por criomicroscopia eletr�nica, cristalografia, e usando testes microbiol�gicos”, explica.
As muta��es inseridas em diferentes regi�es de intera��o de MreC causaram consequ�ncias diversas para a forma��o dos tubos. (esquerda) muta��es na regi�o 1 n�o afetaram a forma��o dos tubos; (meio) a muta��o da regi�o 2 aboliu totalmente a forma��o dos tubos; (direita) muta��es introduzidas na regi�o 3 impediram a forma��o dos tubos, mas permitiram a forma��o de filamentos flex�veis. A introdu��o das mesmas muta��es nas regi�es 2 e 3 do genoma bacteriano geraram cepas bacterianas apresentando uma quantidade menor de MreC, e consequentemente, com um elongassomo modificado (foto: Fotos: CNPEM/Divulga��o)
“Estas estruturas nos permitiram descobrir regi�es de MreC que s�o importantes para a estabilidade dos tubos e para a regula��o da forma��o da parede celular bacteriana. Portanto, estes resultados nos proporcionaram informa��es valiosas para o eventual desenvolvimento de antibi�ticos que interrompam o processo de autoassocia��o de MreC e provoquem a morte das bact�rias”, afirma.
Ainda conforme Andr�a Dessen, as estruturas reveladas s�o comuns a outras bact�rias de formato alongado, como a Escherichia coli, respons�vel por quadros graves de diarreia, e a Helicobacter pylori, associada ao desenvolvimento de �lceras e c�ncer g�strico. “Logo, compreender a forma��o desses tubos e buscar meios de inibir a autoassocia��o de MreC poder� eventualmente ajudar no combate a uma s�rie de doen�as bacterianas.”
Al�m disso, o problema de resist�ncia aos antibi�ticos atinge cl�nicas e hospitais no mundo todo, e j� existem cepas de v�rias bact�rias resistentes a todos os antibi�ticos dispon�veis no arsenal moderno de medicamentos. “Sendo assim, a compreens�o de processos biol�gicos essenciais para a sobreviv�ncia bacteriana � extremamente importante, porque � s� atrav�s do entendimento detalhado destes processos que poderemos encontrar novos alvos para o desenvolvimento de antibi�ticos originais, com novos mecanismos de a��o. Isto � um desafio imenso para v�rios laborat�rios de pesquisa, e tem sido o foco de nossos estudos h� anos.”
Ela destaca, ainda, que h� uma esperan�a no desenvolvimento de inibidores que bloqueiem o processo de intera��o feita por essas bact�rias, que poder�o impedir a fun��o a prote�na nas bact�rias, e por conseguinte, causar morte celular. “Do ponto de vista de desenvolvimento de f�rmacos, a pr�xima etapa inclui a procura por inibidores que bloqueiem estas regi�es de MreC, utilizando t�cnicas de s�ntese qu�mica, modeliza��o, e an�lises bioqu�micas e biof�sicas.”
O ESTUDO Para chegar aos resultados publicados, os pesquisadores reuniram achados de pesquisas realizadas no Brasil e na Fran�a. Cristais da prote�na MreC da bact�ria Pseudomonas aeruginosa foram analisadas usando a t�cnica de cristalografia por difra��o de raios X, em um dos �ltimos experimentos na antiga fonte de luz s�ncrotron (UVX) do CNPEM. J� a organiza��o de v�rias mol�culas de MreC na forma��o dos tubos foi revelada por meio de experimentos de criomicroscopia eletr�nica realizados no IBS, na Fran�a.
O estudo tamb�m observou o impacto de muta��es nas regi�es de intera��o da prote�na. “In vitro, as muta��es causam uma consequ�ncia dr�stica para a forma��o dos tubos. Em paralelo, quando introduzimos as mesmas muta��es diretamente no genoma bacteriano, observamos a diminui��o da quantidade de MreC produzida, indicando um efeito direto na estabiliza��o do elongassomo”, explica Andr�a Dessen.
A intera��o entre os grupos do Brasil e da Fran�a contou com apoio da Funda��o de Amparo � Pesquisa do Estado de S�o Paulo (Fapesp). “O trabalho foi efetuado por uma colabora��o entre o Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM) e o Institut de Biologie Structurale (IBS) da Fran�a. Esta colabora��o j� vem sendo desenvolvida h� 10 anos, e tem contado com apoio constante da Fapesp e do CNRS, da Fran�a. V�rios estudantes brasileiros j� efetuaram est�gios na Fran�a gra�as a este apoio”, destaca a pesquisadora brasileira.
O estudo prossegue em v�rias vertentes, com parceria de pesquisadores da Eslov�nia, para buscar mol�culas que demonstrem capacidade de inibir a forma��o do complexo de prote�nas que atua no alongamento da parede celular bacteriana. A busca por novos antibi�ticos potenciais tamb�m conta com estudos efetuados com compostos naturais da biodiversidade brasileira, com colabora��es do CNPEM, a USP e a Univali.
“Agora, o objetivo do estudo ser� a compreens�o de complexos cada vez maiores de prote�nas respons�veis pela forma��o da parede bacteriana. Para isto, continuaremos utilizando t�cnicas de biologia estrutural, bioqu�mica, biof�sica, e gen�tica microbiana. Tamb�m utilizaremos o novo s�ncrotron S�rius de Campinas, que permitir� levarmos nossa pesquisa para n�veis cada vez mais altos”, afirma Andr�a Dessen.
* Estagi�ria sob a supervis�o da editora Teresa Caram