Uma enzima neutraliza os agentes patogénicos através da clivagem de uma toxina bacteriana
Investigadores do Instituto Leibniz-HKI descobrem uma enzima que neutraliza o fator de virulência maleiciprol em bactérias patogénicas humanas
Anúncios
Uma equipa de investigadores do Instituto Leibniz-HKI descreveu na revista Angewandte Chemie International Edition uma nova enzima que torna inofensiva a molécula altamente tóxica malleicyprol. O maleiciprol é considerado um importante fator de virulência da bactéria Burkholderia, que causa, entre outras coisas, a perigosa doença tropical melioidose. A descoberta abre novos caminhos para estratégias contra os agentes patogénicos resistentes aos antibióticos.
A Burkholderia pseudomallei é considerada um dos agentes patogénicos bacterianos mais perigosos nos trópicos. A doença melioidose, causada por esta bactéria, é frequentemente grave e pode ser fatal mesmo com tratamento. "Todos os anos são registadas quase 170.000 novas infecções em todo o mundo e cerca de metade das pessoas afectadas morrem", relata Jonas Fiedler. O investigador de doutoramento é o primeiro autor da publicação e trabalha na equipa de Christian Hertweck, professor de Química de Produtos Naturais na Universidade Friedrich Schiller de Jena e responsável pelo estudo no Instituto Leibniz de Investigação de Produtos Naturais e Biologia da Infeção (Leibniz-HKI).
O agente patogénico é perigoso devido à toxina malleicyprol, que ataca as células e causa a doença. "Isto deve-se a uma estrutura química pequena e altamente reactiva na molécula, o chamado anel de ciclopropanol", explica Fiedler.
Representação esquemática do mecanismo de ação da enzima BurK: A enzima cliva uma estrutura química altamente reactiva na toxina bacteriana maleiciprol, tornando-a assim inofensiva. O efeito patogénico da Burkholderia é assim reduzido.
Copyright: Jonas Fiedler, Leibniz-HKI
Um gene anteriormente ignorado codifica uma enzima que destrói a parte reactiva da molécula
Embora o maleiciprol seja um fator importante na virulência das espécies de Burkholderia e a sua biossíntese seja largamente compreendida, a função de uma enzima permanecia pouco clara: "Reparámos num pequeno gene que codifica uma proteína desconhecida. No entanto, não fomos capazes de atribuir a este produto genético qualquer função na formação da toxina. Quisemos colmatar esta lacuna e desligámos especificamente o gene para compreender o seu papel", recorda Fiedler.
Embora as bactérias continuassem a produzir o tóxico maleiciprol, uma variante inativa da molécula desapareceu subitamente. "O gene deve, por conseguinte, codificar uma enzima que converte a toxina nesta forma inofensiva", afirma Fiedler.
Os investigadores estavam agora interessados em saber como é que a enzima - chamada BurK - altera exatamente a estrutura molecular. No processo, descobriram um mecanismo notável: A BurK utiliza compostos contendo ferro para gerar partículas altamente reactivas (radicais). Estas partículas dividem o anel de ciclopropanol, que é crucial para a toxicidade, e assim tornam o maleiciprol inofensivo. "Foi uma verdadeira surpresa", diz Fiedler. "Até agora não se conhecia nenhuma enzima na natureza que clivasse especificamente um anel de ciclopropanol". Ele continua explicando: "É claro que a bactéria não desarma a toxina para proteger os humanos. Em vez disso, regula a quantidade de toxina com a ajuda da enzima BurK".
Proteção no organismo modelo
Para testar se a BurK também funciona num sistema vivo, a equipa de investigação inseriu o gene responsável na bactéria E. coli e depois juntou-a a nemátodos - pequenos vermes - aos quais também foi administrado o tóxico maleiciprol. "Os vermes que ingeriram a toxina juntamente com bactérias contendo BurK conseguiram sobreviver melhor", relata Fiedler. Os vermes de controlo que receberam a toxina e as bactérias sem a enzima morreram porque a toxina continuou a ser eficaz. Isto mostrou que a BurK também pode neutralizar o maleiciprol em organismos vivos.
Os investigadores descobriram genes muito semelhantes noutras espécies de bactérias, o que sugere que as enzimas formadas podem desempenhar um papel importante na interação com outros organismos. Alguns microrganismos poderiam assim proteger-se potencialmente contra toxinas de outras bactérias ou mesmo proteger parceiros simbióticos - como os nemátodos - do maleiciprol nocivo.
Bactérias geneticamente modificadas contra agentes patogénicos?
Embora a função exacta destas enzimas na natureza ainda não seja clara, são concebíveis aplicações práticas para os seres humanos: "A bactéria que gerámos poderia ser utilizada terapeuticamente para neutralizar o maleiciprol. No entanto, a sua transferibilidade para as infecções humanas ainda tem de ser investigada em pormenor", diz Fiedler. Uma aplicação inicial mais realista seria no ambiente, por exemplo, em regiões onde a bactéria Burkholderia ocorre naturalmente no solo: "Os solos afectados poderiam ser descontaminados para reduzir os efeitos tóxicos", diz Fiedler. "Isto também teria de ser testado exaustivamente primeiro".
Em todo o caso, a equipa de investigação mostra que a natureza tem um repertório surpreendente de ferramentas, muitas das quais ainda estão escondidas dos humanos. A enzima BurK é um exemplo notável disso mesmo. O investigador principal, Christian Hertweck, resume: "O nosso trabalho mostra que é possível neutralizar especificamente o perigo de um agente patogénico sem ter de o matar diretamente. Isto abre novas perspectivas para o futuro tratamento de bactérias resistentes aos antibióticos e pode tornar-se parte de novas terapias a longo prazo".
Observação: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana. A LUMITOS oferece essas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais. Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática. O artigo original em Inglês pode ser encontrado aqui.
Publicação original
Outras notícias do departamento ciência
