Os cientistas descobriram um gene necessário para o estilo de vida incomum de pequenas bactérias que vivem na superfície de bactérias maiores. As bactérias companheiras são um grupo misterioso de pequenos microorganismos cujo modo de vida é indescritível. Embora os cientistas só possam cultivar algumas destas espécies, elas fazem parte de uma família diversificada encontrada em muitos ambientes.
A micrografia eletrônica de varredura mostra pequenas células roxas de Corynebacterium crescendo na superfície de uma célula muito maior. Uma nova pesquisa liderada pelo laboratório de Joseph Mougous no UW Medical Center em Seattle revela seu ciclo de vida, genes e alguns dos mecanismos moleculares por trás de seu estilo de vida incomum. Essas bactérias epífitas são Southlakia epibionticum. Crédito da imagem: Yaxi Wang, WaiPang Chan e Scott Braswell/Universidade de Washington
As poucas espécies de Corynebacterium que os pesquisadores conseguiram cultivar em laboratório vivem na superfície celular de outro micróbio hospedeiro maior. As corinebactérias geralmente não possuem os genes necessários para produzir muitas das moléculas necessárias à vida, como os aminoácidos que constituem as proteínas, os ácidos graxos que formam as membranas e os nucleotídeos do DNA. Os pesquisadores especularam que muitos invertebrados dependem de outras bactérias para crescer.
Em um estudo recente publicado na Cell, os pesquisadores revelaram pela primeira vez os mecanismos moleculares por trás do estilo de vida incomum de Corynebacterium. Esse avanço foi possível graças à descoberta de formas de manipular geneticamente essas bactérias, um avanço que abre um mundo de possíveis novos rumos de pesquisa.
Nitin S. Baliga, do Instituto de Biologia de Sistemas de Seattle, disse: "Embora a metagenômica possa nos dizer quais micróbios vivem em nossos corpos, as sequências de DNA por si só não nos dão uma ideia de quão benéficas ou prejudiciais elas são. atividade, especialmente para organismos que nunca foram caracterizados antes. "
Ele acrescentou: "A capacidade de perturbar geneticamente Corynebacterium abre a possibilidade de aplicar uma poderosa lente de análise de sistemas para caracterizar rapidamente a biologia única do perifíton obrigatório." TAG PH20
A equipe por trás do estudo foi liderada pelo laboratório de Joseph Mougous no Departamento de Microbiologia da Escola de Medicina da Universidade de Washington e do Instituto Médico Howard Hughes.
Elas são uma das muitas bactérias desconhecidas cujas sequências de DNA apareceram em análises genéticas em larga escala de genomas descobertos em comunidades microbianas ricas em espécies de fontes ambientais. Este material genético tem sido chamado de “matéria escura microbiana” porque pouco se sabe sobre as funções que ele codifica.
O artigo da Cell aponta que a matéria escura microbiana pode conter informações sobre vias bioquímicas com potenciais aplicações biotecnológicas. Também fornece pistas sobre as atividades moleculares que sustentam os ecossistemas microbianos e a biologia celular das várias espécies microbianas que se reúnem neste sistema.
A Corynebacterium analisada neste último estudo pertence ao grupo Saccharibacteria. Eles vivem em uma variedade de ambientes terrestres e aquáticos, mas são mais conhecidos por habitarem a boca humana. Eles fazem parte do microbioma oral humano pelo menos desde a Era Mesolítica e estão implicados na saúde bucal humana.
Na cavidade oral humana, Saccharibacterium precisa da companhia dos Actinomicetos, que são seus hospedeiros. Para entender melhor como a levedura interage com seu hospedeiro, os pesquisadores usaram a manipulação genética para identificar todos os genes necessários para o crescimento da levedura.
Mougous, professor de microbiologia, disse:"Estamos muito entusiasmados por ter uma compreensão preliminar da função dos genes incomuns transportados por essas bactérias. Ao nos concentrarmos nesses genes no futuro, esperamos desvendar o mistério de como as glicobactérias usam as bactérias hospedeiras para crescer. "
Possíveis fatores de interação com o hospedeiro identificados no estudo incluem estruturas de superfície celular que podem ajudar Saccharibacterium a se fixar às células hospedeiras e sistemas de secreção especializados que podem ser usados para transportar nutrientes.
Outra aplicação do trabalho dos autores é a geração de células de levedura que expressam proteínas fluorescentes. Usando essas células, os pesquisadores realizaram imagens de microfluorescência em lapso de tempo de Saccharibacterium crescendo ao lado da bactéria hospedeira.
S. Brook Peterson, cientista sênior do laboratório Moogers, observou: “A imagem de lapso de tempo de culturas de células hospedeiras de Saccharobacterium revela a surpreendente complexidade do ciclo de vida dessas bactérias incomuns”.
Os pesquisadores relatam que algumas leveduras servem como células-mãe, aderindo às células hospedeiras e brotando repetidamente para produzir pequenas progênies. Esses pequeninos continuam em busca de novas células hospedeiras. Alguns descendentes, por sua vez, tornam-se células-mãe, enquanto outros parecem interagir de forma inútil com seus hospedeiros.
Os pesquisadores acreditam que estudos adicionais de manipulação genética abrirão a porta para uma compreensão mais ampla do papel do que eles descrevem como “o rico reservatório de matéria escura microbiana abrigada por esses organismos” e potencialmente descobrirão mecanismos biológicos que ainda não foram imaginados.