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salmonela são patógenos de origem alimentar que infectam milhões de pessoas por ano. Para fazer isso, essas bactérias dependem de uma complexa rede de genes e produtos gênicos que lhes permitem sentir as condições ambientais. Em um novo artigo, os pesquisadores investigaram o papel de pequenos RNAs que ajudam salmonela expressam seus genes de virulência.
A bactéria infecta os humanos invadindo primeiro as células do intestino usando uma estrutura semelhante a uma agulha, chamada de sistema de secreção tipo 3. Essa estrutura injeta proteínas diretamente nas células, desencadeando uma cascata de alterações que causam inflamação e, por fim, diarreia. Os genes que codificam esse sistema e outros genes necessários para a invasão são encontrados em uma região do DNA conhecida como salmonela ilha de patogenicidade 1.
“O SPI-1 precisa ser bem controlado”, disse Sabrina Abdulla, estudante de pós-graduação no laboratório Vanderpool e primeira autora do estudo. “Se o aparelho de agulha do sistema de secreção tipo 3 não for feito, salmonela não pode causar uma infecção, e se muito do aparato de agulha for feito, torna-se salmonela doente.”
O SPI-1 é controlado por uma extensa rede regulatória. Primeiro, três fatores de transcrição: HilD, HilC e RtsA, todos controlam a sua própria expressão de DNA e a expressão uns dos outros. Eles também ativam outro fator de transcrição, HilA, que ativa o restante dos genes SPI-1. Se isso não for complicado o suficiente, o SPI-1 também precisa detectar uma variedade de sinais ambientais e ajustar a expressão de seus genes para infectar seu hospedeiro.
“Sabemos há muito tempo que há muitos fatores ambientais que alimentam a regulação genética em salmonela. No entanto, não sabíamos como. Foi quando os pesquisadores começaram a olhar para pequenos RNAs”, disse Abdulla.
Pequenos RNAs desempenham um papel crucial na determinação de como os genes funcionam nas células bacterianas. Normalmente, essas moléculas interagem com proteínas ou com o mRNA, que carrega as instruções para a produção de proteínas. Como resultado, os sRNAs afetam uma variedade de funções bacterianas, incluindo virulência e respostas ao ambiente.
Neste artigo, os pesquisadores analisaram os sRNAs que regulam o hilD mRNA, especificamente uma sequência no mRNA chamada região 3′ não traduzida, uma parte do mRNA não envolvida na produção da proteína HilD. Em bactérias, os 3′ UTRs geralmente têm 50-100 nucleotídeos de comprimento. No entanto, o 3′ UTR do hilD mRNA tinha 300 nucleotídeos de comprimento.
“O ponto de partida para o meu trabalho foi a observação de que, ao deletarmos o 3′ UTR, a expressão do hilD gene aumentou 60 vezes”, disse Abdulla. “Decidimos então procurar sRNAs que pudessem estar interagindo com esta região.”
Os pesquisadores determinaram que, embora os sRNAs Spot 42 e SdsR possam atingir o 3′ UTR, eles o fazem em regiões diferentes. “Este resultado sugere que todo o 3′ UTR é importante para a regulamentação”, disse Abdulla. “Mostramos que os sRNAs estabilizam o hilD mRNA e protegê-lo de ser degradado.”
“Esses longos 3′ UTRs não foram bem estudados. Com mais pesquisas genômicas, as pessoas estão percebendo cada vez mais que essas regiões mais longas existem e que são importantes para a regulamentação”, disse Abdulla.
Usando ratos, os pesquisadores também analisaram se o Spot 42 e o SdsR podem afetar a forma como salmonela causa infecções. Eles realizaram ensaios de competição com camundongos, onde introduziram bactérias mutantes que não tinham os sRNAs e bactérias que continham os sRNAs, para ver quais cepas sobrevivem e causam infecção. “Descobrimos que, quando os sRNAs são excluídos, as bactérias não conseguem sobreviver no hospedeiro. Também mostramos que os sRNAs desempenham um papel ajudando o SPI-1 a invadir as células hospedeiras”, disse Abdulla.
“Agora que sabemos que os sRNAs desempenham um papel importante no controle do SPI-1 por meio de seus efeitos reguladores no hilD 3′ UTR, queremos estender nossos estudos em duas direções. Gostaríamos de entender melhor como, em nível molecular, os sRNAs influenciam hilD níveis de mRNA. Também gostaríamos de entender melhor como os sRNAs participam da regulação da expressão de outros importantes genes SPI-1″, disse Cari Vanderpool (MME/IGOH), professor de microbiologia.
O trabalho foi apoiado pelos Institutos Nacionais de Saúde, pelo Departamento de Microbiologia da Universidade de Illinois, Bolsa de Estudos Marie Chow, e pela Bolsa de Microbiologia Francis M. e Harlie M. Clark.
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