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A maioria dos animais vive em relacionamentos íntimos com bactérias. Algumas dessas bactérias vivem dentro das células de seus hospedeiros, mas apenas muito poucas conseguem viver dentro de organelas celulares (estruturas dentro da célula, como órgãos no corpo). Um grupo de bactérias descobriu como colonizar os núcleos de seus hospedeiros, um feito notável, dado que o núcleo é o centro de controle da célula.
Até o momento, nada se sabe sobre os processos moleculares e celulares que essas bactérias intranucleares usam para infectar e se reproduzir em hospedeiros animais. Um grupo de cientistas do Instituto Max Planck de Microbiologia Marinha em Bremen, Alemanha, agora apresenta a primeira análise aprofundada de um parasita intranuclear de animais em um estudo publicado em Microbiologia da Natureza.
Como reproduzir-se em massa dentro de uma célula sem matá-la
Este parasita intranuclear, candidato Endonucleobacter, infecta os núcleos de mexilhões de águas profundas de fontes hidrotermais e infiltrações frias ao redor do mundo. Uma única célula bacteriana penetra no núcleo dos mexilhões e então se reproduz em mais de 80.000 células, fazendo com que o núcleo inche até 50 vezes seu tamanho original. “Queríamos entender como a bactéria infecta e se reproduz dentro dos núcleos, e em particular como essas bactérias adquirem os nutrientes de que precisam para sua replicação massiva, mas impedem que suas células hospedeiras morram”, diz Niko Leisch, coautor sênior junto com Nicole Dubilier do Departamento de Simbiose do Instituto Max Planck de Microbiologia Marinha.
Usando um conjunto de métodos moleculares e de imagem, os cientistas revelaram que Ca. Endonucleobacter vive de açúcares, lipídios e outros componentes celulares de seu hospedeiro. Ele não digere os ácidos nucleicos do hospedeiro, como muitas outras bactérias intranucleares. Essa estratégia de alimentação garante que a célula hospedeira funcione por tempo suficiente para fornecer Ca. Endonucleobacter com os nutrientes necessários para se reproduzir em números tão grandes.
Corrida armamentista pelo controle da célula
Uma resposta comum de células animais à infecção é a apoptose — um programa suicida que as células iniciam quando são danificadas ou infectadas por bactérias ou vírus. “Curiosamente, essas bactérias criaram uma estratégia sofisticada para impedir que suas células hospedeiras se matem”, diz o primeiro autor Miguel Ángel González Porras. “Elas produzem proteínas que suprimem a apoptose, chamadas de inibidores de apoptose (IAPs).” Uma corrida armamentista pelo controle da morte celular então se inicia: conforme as bactérias produzem mais e mais IAPs, a célula hospedeira aumenta sua produção de proteínas que induzem a apoptose. Eventualmente, depois que o parasita teve tempo suficiente para se multiplicar em massas, a célula hospedeira se rompe, liberando as bactérias e permitindo que elas infectem novas células hospedeiras.
Nicole Dubilier acrescenta: “A descoberta dos IAPs em Ca. Endonucleobacter foi um dos resultados mais surpreendentes do nosso estudo, porque essas proteínas são conhecidas apenas de animais e alguns vírus, mas nunca foram encontradas em bactérias.” As análises dos autores sobre as relações evolutivas dos IAPs revelaram que o parasita provavelmente adquiriu esses genes de seu hospedeiro por meio da transferência horizontal de genes (HGT). Embora a HGT de bactérias para eucariotos seja bem conhecida, apenas alguns exemplos de HGT na direção oposta — como os autores agora descobriram — são conhecidos.
Implicações da evolução para a medicina
“Nossa descoberta expande nossa compreensão das interações hospedeiro-micróbio e destaca as estratégias complexas que os parasitas desenvolveram para prosperar em seus hospedeiros”, explica Nicole Dubilier. Essas descobertas podem ter implicações mais amplas para o estudo de infecções parasitárias e estratégias de evasão imunológica em outros organismos. “Nossa pesquisa lança luz sobre um mecanismo negligenciado de troca genética — HGT de eucariotos para bactérias — potencialmente influenciando como entendemos a evolução microbiana e a patogênese. Além disso, nosso estudo oferece insights sobre a regulação da apoptose, que é relevante para a pesquisa do câncer e biologia celular”, conclui Niko Leisch.
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