As bactérias têm maneiras fascinantes de sobreviver, e um processo chave envolve como elas coletam nutrientes essenciais. O estudo investiga o funcionamento de um mecanismo bacteriano único chamado sistema Ton, que atua como uma máquina molecular para puxar nutrientes para as células. Ao explorar a diferença de energia criada pelos prótons (minúsculas partículas carregadas) dentro e fora da célula, o sistema ajuda as bactérias a coletar recursos vitais, como vitaminas e metais. Esses insights podem abrir caminho para novos tratamentos antimicrobianos.
Esta pesquisa inovadora foi liderada pela Dra. Nadia Izadi-Pruneyre em colaboração com cientistas do Instituto Pasteur e outras organizações parceiras. Sua pesquisa se concentrou em uma parte específica do sistema Ton chamada ExbD, examinando como ela se move e muda para ajudar o sistema a funcionar. O estudo, publicado na Nature Communications, também destaca o papel fundamental da parede celular bacteriana, conhecida como peptidoglicano, uma estrutura em forma de malha que fornece suporte e proteção às bactérias, para tornar esse processo possível.
A equipe descobriu que o ExbD funciona em pares e alterna constantemente entre dois formatos: aberto e fechado. Essas mudanças são necessárias para outra proteína, a TonB, que fornece a energia necessária para que os nutrientes passem pela camada externa da bactéria. Usando uma técnica de imagem avançada chamada espectroscopia de ressonância magnética nuclear, um método de visualização da estrutura molecular em nível atômico, os pesquisadores mostraram que a forma “aberta” do ExbD ativa o TonB, que então se reorganiza para iniciar o processo de transporte de nutrientes.
A parede celular bacteriana também desempenha um papel importante neste mecanismo. Izadi-Pruneyre compartilhou: “Descobrimos que a forma como o ExbD muda de forma está diretamente relacionada à sua capacidade de ajudar as bactérias a absorver nutrientes. Nosso trabalho também mostra que a camada de peptidoglicano da parede celular bacteriana ajuda a ancorar e apoiar esse processo”. O estudo apresenta um novo modelo que explica como a camada da parede celular interage com o ExbD para garantir que o sistema funcione sem problemas.
Essas descobertas podem ter implicações importantes no combate a infecções bacterianas. Como o sistema Ton é fundamental para a sobrevivência bacteriana, a compreensão do seu funcionamento interno pode levar a formas inovadoras de impedir bactérias nocivas. Visar os pontos fracos do sistema – como interromper a transferência de energia ou bloquear o movimento do ExbD – poderia impedir que as bactérias reunissem os nutrientes de que necessitam para crescer e se espalhar.
Dr. Izadi-Pruneyre enfatizou: “Nosso estudo preenche uma lacuna importante na compreensão de como esses sistemas bacterianos funcionam e identifica novas maneiras potenciais de atingir as defesas bacterianas”. O estudo também sugere que outros sistemas bacterianos que as ajudam a mover-se ou a manter a sua estrutura podem utilizar processos semelhantes.
Com a resistência aos antibióticos a tornar-se um grande problema global, esta investigação marca um passo importante na criação de melhores tratamentos. Decifrar os detalhes de como as bactérias sobrevivem revela a sua engenhosidade e vulnerabilidade, tornando o sistema Ton um foco promissor para o desenvolvimento da próxima geração de antibióticos.
Referência do diário
Maximilian Zinke, Maylis Lejeune, Ariel Mechaly, Benjamin Bardiaux, Ivo Gomperts Boneca, Philippe Delepelaire e Nadia Izadi-Pruneyre. “Ton transições conformacionais cinemáticas e o papel do peptidoglicano na absorção de nutrientes bacterianos.” Comunicações da Natureza. (2024). Número digital: https://doi.org/10.1038/s41467-023-44606-z
