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Pesquisadores descobriram um mecanismo até então desconhecido pelo qual as bactérias compartilham seu material genético por meio de parasitas virais. Os insights podem ajudar os cientistas a entender melhor como as bactérias se adaptam e evoluem rapidamente e como se tornam mais virulentas e resistentes aos antibióticos.
um estudo publicado hoje na Célula, uma das mais proeminentes revistas científicas revisadas por pares no campo da Bioquímica e Biologia Molecular, cientistas da Universidade Nacional de Cingapura (NUS) e do Imperial College London descobriram uma nova maneira pela qual as bactérias transmitem seus genes, permitindo que evoluam muito mais rápido do que se entendia anteriormente. Liderados pelo professor assistente John Chen, do Departamento de Microbiologia e Imunologia e do Programa de Pesquisa Translacional de Doenças Infecciosas da Escola de Medicina NUS Yong Loo Lin (NUS Medicine), os insights podem ajudar os cientistas a entender melhor como as bactérias patogênicas evoluem e se tornam cada vez mais virulentas e resistente a antibióticos.
A capacidade de compartilhar material genético é o principal impulsionador da evolução microbiana porque pode transformar uma bactéria benigna em um patógeno mortal em um instante. Os fagos, os vírus das bactérias, podem atuar como canais que permitem a transferência de genes de uma bactéria para outra por um processo conhecido como transdução genética. Atualmente, são conhecidos três mecanismos de transdução: generalizado, especializado e lateral. A transdução lateral também foi descoberta pelos mesmos grupos de pesquisadores em 2018 e é pelo menos mil vezes mais eficiente que o próximo mecanismo mais poderoso, a transdução generalizada.
O novo processo é denominado cotransdução lateral, e os arquitetos por trás dessa nova frequência e velocidade na evolução bacteriana são os Staphylococcus aureus ilhas de patogenicidade (SaPIs), que são elementos de DNA egoístas que exploram e parasitam fagos e são comumente encontrados integrados aos cromossomos de S. aureus isolados. S. aureus é um tipo de bactéria que pode causar infecções por estafilococos em humanos e animais. Embora se manifeste principalmente como infecções de pele, pode se tornar uma ameaça à vida se se espalhar para a corrente sanguínea e infectar órgãos, ossos ou articulações.
O professor José R. Penadés, do Departamento de Doenças Infecciosas, e diretor do Centro de Biologia de Resistência Bacteriana do Imperial College London, disse: “Esta descoberta lança luz sobre um novo caminho através do qual as bactérias evoluem. Dado o aumento alarmante de bactérias resistentes a antibióticos, superbactérias, compreender os mecanismos que impulsionam a evolução bacteriana torna-se cada vez mais crítico.”
Este processo recém-descoberto, a cotransdução lateral, rivaliza com a transdução lateral em termos de eficiência, mas supera a última em versatilidade e complexidade. Embora a transdução lateral só ocorra quando fagos dormentes dentro dos genomas bacterianos são reativados e iniciam a reprodução no ciclo lítico, a cotransdução lateral pode ocorrer durante o processo de reativação e a infecção de novas células bacterianas.
Além disso, ao contrário dos fagos que sacrificam seus genes para transmitir o DNA do hospedeiro bacteriano, os SaPIs podem se transferir completamente intactos com o DNA bacteriano por meio da cotransdução lateral. Essa capacidade notável permite que eles repitam perpetuamente o processo, tornando-os significativamente mais potentes e eficientes na transmissão de genes bacterianos.
Asst Prof Chen disse: “Através do estudo, demonstramos que as bactérias podem evoluir muito mais rápido do que pensávamos. Embora a transdução genética sempre tenha sido domínio exclusivo dos fagos, em uma reviravolta inesperada de ironia, nossa pesquisa mostrou que os parasitas do parasitas mais prolíficos do planeta (os fagos) são provavelmente os agentes transdutores mais poderosos e eficientes atualmente conhecidos.”
O surgimento de superbactérias exigiu novas maneiras de tratar cepas resistentes a antibióticos. Um desses métodos que ganhou força nos últimos anos é a terapia fágica, que envolve o uso de fagos para eliminar bactérias nocivas em infecções e doenças. No entanto, em vez de apenas combater bactérias, alguns fagos terapêuticos podem se tornar cúmplices involuntários de SaPIs ou outros elementos relacionados capazes de cotransdução lateral.
De acordo com o Prof Penadés, “este processo provavelmente também ocorre em várias outras espécies bacterianas. Esta descoberta inovadora marca uma mudança de paradigma em nossa compreensão da evolução bacteriana e influenciará imensamente as formas como combatemos a resistência a antibióticos”.
“Eles (fagos) poderiam ser usados para destruir bactérias em curto prazo, mas acabariam espalhando genes nocivos para outras células em longo prazo, o que poderia ser desastroso. Com essa nova forma de entender os mecanismos evolutivos de organismos causadores de doenças , é importante que os fagos terapêuticos sejam cuidadosamente examinados antes de serem usados para terapia”, disse o professor Asst Chen.
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