As bactérias têm maneiras fascinantes de sobreviver, e um processo importante envolve como elas reúnem 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 a célula. Ao aproveitar a diferença de energia criada pelos prótons – minúsculas partículas carregadas – dentro e fora da célula, este sistema ajuda as bactérias a reunir recursos importantes como vitaminas e metais. Essa percepção pode abrir caminho para novos tratamentos antibacterianos.
Liderados por Nadia Izadi-Brunier, cientistas do Institut Pasteur e outras organizações parceiras realizaram esta pesquisa inovadora. O estudo deles se concentrou em uma parte específica do sistema de toneladas chamada XPT, examinando como ela se move e muda para ajudar o sistema a funcionar. A pesquisa, publicada na Nature Communications, destaca o papel fundamental da parede celular bacteriana, chamada peptidoglicano, uma estrutura semelhante a uma 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 duas formas: aberta e fechada. Estas mudanças são necessárias para que outra proteína, DunB, forneça a energia necessária para mover os nutrientes através da camada externa bacteriana. Usando técnicas avançadas de imagem chamadas espectroscopia de ressonância magnética nuclear, um método para visualizar a estrutura das moléculas no nível atômico, os pesquisadores mostraram que a forma “aberta” do XPD ativa o TonB, que então se reorganiza para iniciar o processo de transporte de nutrientes.
As paredes celulares bacterianas também desempenham um papel importante neste mecanismo. Izadi-Pruneyre compartilhou: “Descobrimos que a forma como o XPD muda de forma está diretamente ligada 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”. Este estudo apresenta um novo modelo que explica como esta camada da parede celular interage com o ExbD para garantir que o sistema funcione sem problemas.
As 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 novas formas de impedir bactérias nocivas. Visar os pontos fracos do sistema – como interromper a transferência de energia ou inibir os movimentos do XPD – pode impedir que as bactérias reúnam os nutrientes de que necessitam para crescer e se espalhar.
Dr. Izadi-Pruneyre enfatizou: “Nossa pesquisa fecha lacunas importantes 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 podem usar processos semelhantes para ajudá-los a mover ou manter a sua estrutura.
Como a resistência aos antibióticos é um grande problema global, esta investigação representa um passo importante no desenvolvimento de melhores tratamentos. A descodificação dos detalhes de como as bactérias sobrevivem revela tanto a sua inteligência como as suas vulnerabilidades, tornando o sistema Dunn um centro promissor para o desenvolvimento da próxima geração de antibióticos.
Nota de diário
Maximilian Zinke, Maylis Lejeune, Ariel Mechaly, Benjamin Bardiaux, Ivo Gomperts Boneca, Philippe Delepelaire e Nadia Izadi-Pruneyre. “Ton motor conformacional switch e o papel do peptidoglicano na absorção de nutrientes bacterianos.” Comunicação natural. (2024) DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-023-44606-z
