As superfícies úmidas do corpo contêm moléculas especiais que ajudam a combater microorganismos e a prevenir infecções e inflamações. Entre estas moléculas protetoras estão as lectinas, um grupo de proteínas que reconhecem micróbios e outras células através dos açúcares que fixam às suas superfícies.
Os pesquisadores do MIT descobriram agora uma lectina que é particularmente potente contra bactérias no trato gastrointestinal (GI). A proteína, chamada intelectina-2, liga-se a moléculas de açúcar na membrana bacteriana. Essa interação captura bactérias e retarda seu crescimento. Essa proteína também une os componentes do muco, fortalecendo a camada de muco que protege o revestimento do intestino.
“Notavelmente, a intelectina-2 funciona de duas maneiras complementares. Ajuda a estabilizar a camada de muco e, se essa barreira for comprometida, pode neutralizar ou inibir diretamente as bactérias que começam a escapar”, disse Laura Kiessling, professora de química da Novartis no MIT e autora sênior do estudo.
Os pesquisadores afirmam que devido à sua ampla atividade antibacteriana, a intelectina-2 pode ter potencial como ferramenta terapêutica. Também pode ajudar a fortalecer a barreira do muco em pessoas com doenças como doença inflamatória intestinal.
Os ex-cientistas pesquisadores do MIT Amanda Dugan e Deepsing Syangtan PhD ’24 são os principais autores do estudo, que foi publicado em comunicações da natureza.
proteína imune multifuncional
Há evidências de que o genoma humano codifica mais de 200 lectinas, que são proteínas de ligação a carboidratos envolvidas na defesa imunológica e na comunicação intercelular. O laboratório de Kiesling tem estudado como as lectinas interagem com os carboidratos, concentrando-se mais recentemente em um grupo chamado lectinas. Nos humanos, esta família inclui duas proteínas: intelectina-1 e intelectina-2.
Embora as duas lectinas tenham estruturas semelhantes, a intelectina-1 tem funções únicas. Ele se liga apenas a carboidratos encontrados em bactérias e outros microorganismos. Há cerca de uma década, Kiessling e os seus colegas determinaram a estrutura da intelectina-1, mas a sua função biológica precisa ainda não é totalmente compreendida.
Na altura, os investigadores suspeitavam que a intelectina-2 também pudesse contribuir para a defesa imunitária, embora as evidências experimentais fossem limitadas. Dugan, então pesquisador de pós-doutorado no laboratório de Keesling, começou a estudar mais detalhadamente o papel da intelectina-2.
Nos humanos, a intelectina-2 é sempre produzida pelas células de Paneth no intestino delgado. Em camundongos, entretanto, a proteína parece ser produzida por células caliciformes secretoras de muco em resposta à inflamação ou a certas infecções parasitárias.
Como a Intelectina-2 fortalece a barreira intestinal
Os pesquisadores descobriram que tanto a intelectina-2 humana quanto a de camundongo podem se ligar a uma molécula de açúcar chamada galactose. Este açúcar é comumente encontrado em mucinas (as moléculas que formam o muco). Quando a intelectina-2 se liga a essas mucinas, ela as conecta e fortalece a barreira mucosa que protege o revestimento intestinal.
A galactose também ocorre como carboidrato na superfície celular de algumas bactérias. A equipe mostrou que a intelectina-2 pode se ligar a microrganismos que transportam esses açúcares, incluindo vários patógenos conhecidos por causarem infecções gastrointestinais.
Com o tempo, os microrganismos aprisionados começaram a decompor-se, sugerindo que a intelectina-2 rompeu as suas membranas celulares e acabou por matá-las. Este efeito antibacteriano pode combater muitas bactérias diferentes, incluindo algumas resistentes aos antibióticos tradicionais.
Os pesquisadores acreditam que essas duas funções ajudam a proteger o trato gastrointestinal contra infecções.
“A intelectina-2 primeiro fortalece a própria barreira do muco e, depois, se a barreira for rompida, pode controlar as bactérias e limitar o seu crescimento”, disse Kiessling.
Potencial para tratar doenças intestinais e bactérias resistentes a medicamentos
Em pessoas com doença inflamatória intestinal, os níveis de intelectina-2 podem tornar-se anormalmente baixos ou anormalmente elevados. Níveis reduzidos podem enfraquecer a barreira do muco, enquanto quantidades excessivas podem eliminar as bactérias benéficas que normalmente povoam o intestino. Os investigadores sugerem que as terapias destinadas a restaurar níveis equilibrados de intelectina-2 poderiam ajudar estes pacientes.
“Nossos resultados mostram como é importante estabilizar a barreira do muco. No futuro, poderíamos imaginar o uso das propriedades das lectinas para projetar proteínas que possam fortalecer ativamente a barreira protetora”, disse Kiesling.
A intelectina-2 também pode neutralizar ou eliminar patógenos como Staphylococcus aureus e Klebsiella pneumoniae, que muitas vezes são difíceis de tratar com antibióticos. Devido a essa capacidade, a proteína poderá um dia ser desenvolvida em um novo tratamento antibacteriano.
“A utilização de lectinas humanas como ferramenta para combater a resistência antimicrobiana abre uma estratégia completamente nova para explorar as nossas próprias defesas imunitárias inatas”, disse Kiesling. “Aproveitar as proteínas que o corpo já utiliza para se proteger de patógenos é convincente e é algo que estamos buscando”.
A pesquisa foi financiada pelo NIH Glycoscience Common Fund, pelo Instituto Nacional de Alergia e Doenças Infecciosas, pelo Instituto Nacional de Ciências Médicas Gerais e pela National Science Foundation.
Outros colaboradores do estudo incluem Charles Bevins, professor de microbiologia médica e imunologia na Escola de Medicina da UC Davis; Ramnik Xavier, professor de medicina na Harvard Medical School e no Broad Institute do MIT e Harvard; e Katharina Ribbeck, professora Andrew e Erna Viterbi do Departamento de Bioengenharia do MIT.
