21 Agosto 2019 Sem categoria

Sexo entre bactérias e o seu impacto na saúde

Processo de recombinação do material genético, i.e. sexo entre bactérias, é o primeiro mecanismo a determinar a evolução bacteriana na flora intestinal.

Lab
Material preparation

Numa descoberta surpreendente, investigadores do Instituto Gulbenkian de Ciência (IGC) identificaram o papel crucial que o sexo em bactérias desempenha na evolução da microbiota de mamíferos saudáveis. O estudo, agora publicado na revista Proceedings of the National Academy of Science – USA, conduzido pela equipa de Investigação liderada por Isabel Gordo, em colaboração com o investigador Michael Lässig da Universidade de Colónia (Alemanha), constitui uma mudança de paradigma que vem permitir desenvolver novas abordagens terapêuticas.

Grande parte do conhecimento científico sobre a colonização bacteriana do intestino obtido até agora proveio de estudos com bactérias patogénicas, em modelos laboratoriais altamente artificiais ou em contexto de doença. Estes estudos têm sugerido que as bactérias evoluem principalmente através de mutações que vão sofrendo e tinham falhado na deteção de transferência genética horizontal. Surpreendentemente, os investigadores do IGC identificaram agora que é o sexo bacteriano, também chamado de transferência horizontal de genes, e não as mutações, o primeiro mecanismo evolutivo que impulsiona o ritmo da evolução bacteriana num intestino saudável.

A investigação recorreu à bactéria Escherichia coli, um colonizador comum no intestino, para entender a forma como a sua colonização acontece. Sabe-se que a colonização pode ser grandemente influenciada pela velocidade de evolução das bactérias: podem evoluir através de mutações, herdadas pelas células quando se dividem. Esta investigação veio agora revelar que a evolução é acelerada através de um processo de recombinação, ou seja, através de sexo bacteriano, no qual o material genético é partilhado entre indivíduos não relacionados. No rato e no intestino humano, essa transferência de material genético envolve vírus que infetam as bactérias e se integram no cromossoma bacteriano. Posteriormente podem passar essas informações genéticas, como por exemplo resistência a antibióticos ou genes de virulência, a outras bactérias na flora intestinal.

Nelson Frazão, investigador no laboratório liderado por Isabel Gordo e co-autor do estudo, afirma: "os fagos, frequentemente classificados como partículas egoístas, revelam o seu lado altruísta no intestino, proporcionando uma vantagem metabólica ao seu hospedeiro bacteriano para conquistar e colonizar o intestino". O material genético do fago que é transferido permite que as bactérias obtenham acesso a fontes específicas de carbono presentes no intestino, o que lhes proporciona uma vantagem de adaptação às bactérias invasoras transportadoras de fagos.

O estudo abre a possibilidade de desenvolver terapias fágicas capazes de lidar com as consequências do uso excessivo de antibióticos, nomeadamente, o aparecimento de bactérias patogénicas resistentes.

"Descobrimos que o modelo de evolução clássico ignora a transferência horizontal de genes e esta supera amplamente a contribuição das mutações para a evolução das bactérias no intestino de um rato saudável", afirma a Investigadora Isabel Gordo. "Com este trabalho, agora entendemos melhor como funciona a evolução em hospedeiros saudáveis", diz Nelson Frazão.

A investigação foi desenvolvida no Instituto Gulbenkian de Ciência em colaboração com a Cologne University (Alemanhã). O financiamento do projeto foi atribuído pela Fundação para a Ciência e Tecnologia (PTDC/BIA-EVF/118075/2010), pelo Deutsche Forschungs-gemeinschaft (grant SFB 680 and SFB 1310) e pela Global Grant for Gut Health-623877.