Seguindo os rastos de uma bactéria extremamente adaptável
Investigações do genoma de Pseudomonas syringae revelam produtos naturais únicos: novas perspectivas para a biotecnologia
Um estudo recente de uma equipa de investigação interdisciplinar mostra como uma bactéria do solo pode tornar-se uma fonte de inspiração na procura de novas substâncias activas. Análises genómicas do fitopatógeno Pseudomonas syringae revelam a sua diversidade química. Duas famílias de produtos naturais recentemente descobertas, as srilipamidas e as secimidas, são - em combinação - particularmente nocivas para as amebas e as secimidas são também activas contra os fungos.
A análise do pangenoma de estirpes de Pseudomonas syringae (centro) permitiu encontrar novos compostos (exterior).
Copyright: Luo Yu, Leibniz-HKI
A diversidade do genoma reflecte a capacidade de adaptação
O fitopatógeno Pseudomonas syringae causa grandes danos na agricultura. No entanto, também produz um grande número de produtos naturais biologicamente activos. Estes poderiam ajudar a bactéria a adaptar-se às condições ambientais variáveis e a deslocar os seus concorrentes. Numa análise genómica abrangente, os investigadores examinaram 18 estirpes representativas da espécie bacteriana e analisaram o seu potencial genético para produzir produtos naturais utilizando métodos bioinformáticos de ponta.
Conseguiram identificar um total de 231 agrupamentos de genes biossintéticos. Estes agrupamentos de genes contêm genes que codificam enzimas responsáveis pela síntese de produtos naturais. Os genes para peptídeos sintetases não ribossómicas (NRPS) eram particularmente abundantes. Os NRPS produzem produtos naturais que, por exemplo, ajudam a bactéria a afirmar-se contra os concorrentes e a adaptar-se ao seu ambiente.
Produtos naturais com propriedades especiais
Através de uma combinação de análises bioinformáticas, determinação da estrutura química e testes de atividade biológica, foram identificadas e caracterizadas duas novas famílias de produtos naturais: as sirilipamidas e as secimidas. Ambos são compostos de baixo peso molecular produzidos por Pseudomonas syringae. Estas moléculas apresentam uma toxicidade notável em relação a microrganismos concorrentes, especialmente contra fungos e também amebas. O seu efeito seletivo poderá ser utilizado no futuro para a proteção das plantas ou como ponto de partida para o desenvolvimento de novas substâncias bioactivas.
A enzima SecA alarga o repertório químico
"Descobrimos também uma enzima anteriormente desconhecida: a SecA", afirma Shuaibing Zhang, primeiro autor do estudo. "A SecA adiciona átomos de cloro a compostos orgânicos específicos, o que aumenta a complexidade estrutural e a atividade dos compostos resultantes", acrescenta Pierre Stallforth, responsável pelo projeto. É professor na Universidade de Jena e chefe de departamento no Leibniz-HKI. Estes produtos naturais clorados desempenham um papel importante na investigação farmacêutica e poderão ser utilizados no futuro para o desenvolvimento de novos antibióticos, terapias contra o cancro ou produtos fitossanitários.
Novas perspectivas para a biotecnologia
Com o seu efeito contra amebas e fungos, os produtos naturais recém-descobertos podem ser de interesse tanto para a agricultura como para a investigação farmacêutica. No entanto, a equipa interessou-se, em primeiro lugar, pela função ecológica destas moléculas. Estas ajudam a Pseudomonas syringae, uma bactéria versátil, patogénica para as plantas e produtora de compostos bioactivos, a defender-se dos predadores e da concorrência e a adaptar-se aos nichos do seu habitat natural. A formação de consórcios microbianos na natureza e a função dos produtos naturais envolvidos contribuem para a compreensão das complexas interações ecológicas no nosso ambiente e são o foco de investigação do Cluster de Excelência de Jena "Equilíbrio do Microverso". Os cientistas do Instituto Leibniz de Investigação de Produtos Naturais e Biologia da Infeção - Instituto Hans Knöll (Leibniz-HKI) e da Universidade Friedrich Schiller de Jena estiveram envolvidos no trabalho.
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Publicação original
Shuaibing Zhang, Ying Huang, Raed Nachawati, Philipp Huber, Grit Walther, Lucas Gregor, Ivan Vilotijević, Pierre Stallforth; "Pangenome Analysis of the Plant Pathogen Pseudomonas syringae Reveals Unique Natural Products for Niche Adaptation"; Angewandte Chemie International Edition, Volume 64, 2025-5-2
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