Os cientistas que procuram novas formas de tratar infecções bacterianas recorrem cada vez mais a vírus chamados bacteriófagos. Esses vírus têm como alvo específico as bactérias, permitindo-lhes matar micróbios nocivos sem danificar as células humanas. Eles também podem atacar bactérias que desenvolveram resistência aos antibióticos.
No entanto, a terapia fágica enfrenta um grande obstáculo. As bactérias não são indefesas contra os vírus. Eles desenvolveram seus próprios sistemas imunológicos, e a compreensão dessas defesas poderia ajudar os cientistas a desenvolver fagos terapêuticos mais capazes de superá-los.
Uma nova pesquisa identificou agora uma forma importante pela qual as bactérias reconhecem o ataque viral. Os cientistas descobriram que uma enzima viral cliva uma molécula sensora vital dentro de uma célula bacteriana. Esse dano atua como um alarme, ativando a resposta imunológica. Esta descoberta poderia, em última análise, ajudar os pesquisadores a desenvolver terapias fágicas mais eficazes, capazes de escapar das defesas imunológicas bacterianas.
“Esta é uma das formas mais comuns de imunidade bacteriana, por isso, quando finalmente descobrimos, foi um momento eureca total”, diz Sam Hobbs, PhD, professor assistente de bioquímica na Universidade de Utah Health e primeiro autor do artigo que descreve a pesquisa.
Os resultados foram publicados Ciência.
O último recurso das bactérias contra os vírus
O estudo se concentrou em um sistema imunológico bacteriano chamado CBASS. Quando ativado, o CBASS pode desencadear uma resposta extrema de “último recurso”, na qual uma bactéria infectada se mata antes que o vírus invasor tenha a chance de se espalhar para as células próximas.
Como a ativação desta proteção é letal para as bactérias, o sistema deve ser capaz de identificar a ameaça viral real com grande precisão.
Hobbs e seus colegas descobriram que esse processo de detecção depende das necessidades do próprio vírus. Alguns fagos produzem uma enzima que se torna um sinal que alerta a bactéria para o ataque.
“Alguns tipos de fagos possuem uma proteína chamada protease, que degrada outras proteínas”, explica. “Descobrimos que a protease do fago na verdade atua diretamente na proteína hospedeira, e esse é o sinal que ativa toda a via de sinalização”.
Uma enzima viral dispara o alarme
Esta forma de detecção de vírus é significativamente diferente do sistema imunológico antiviral relacionado. Algumas dessas vias reconhecem diretamente o material genético viral. No CBASS, o gatilho vem da atividade de proteínas virais que atuam sobre proteínas pertencentes ao hospedeiro bacteriano.
“Este é um mecanismo inteiramente novo de como essas proteínas hospedeiras são ativadas”, diz Hobbs. “Nunca imaginei que funcionaria dessa maneira.”
Esta descoberta não só esclarece como as bactérias se defendem contra os fagos, mas também pode ter implicações para a compreensão da imunidade em humanos.
O CBASS está relacionado com uma via imunitária encontrada nas pessoas, o que sugere que aspectos desta defesa antiviral sobreviveram durante grande parte da história evolutiva. A conexão indica que o caminho remonta pelo menos ao ancestral comum compartilhado por bactérias e humanos.
Um antigo sistema imunológico com conexão humana
As bactérias também fornecem aos pesquisadores um sistema experimental útil para investigar questões básicas sobre imunidade. Seus ciclos de vida rápidos permitem que os cientistas estudem rapidamente os processos imunológicos e depois testem o que aprendem em modelos biológicos mais intimamente relacionados aos humanos.
“O fato de esses sistemas serem conservados entre bactérias e humanos sugere que eles foram mantidos nesses diferentes organismos durante toda a sua trajetória evolutiva”, diz Hobbs. “As células estão nos dizendo que este é um caminho realmente importante porque o mantiveram por bilhões de anos. É incrivelmente fascinante e é uma bela janela para o que é importante na manutenção da capacidade de combater vírus”.
Esta pesquisa foi publicada Ciência Como em “Proteases de fago ativam imunidade antifágica CBASS.”
Este trabalho foi apoiado pelo Pew Biomedical Scholars Program, Burroughs Wellcome Fund, G. Harold e Lila Y. foi apoiado pela Mathers Foundation, Cancer Research Institute (CRI3996), pelo Parker Institute for Cancer Immunotherapy, pelo Massachusetts Consortium on Pathogen Readiness e pelo Instituto Nacional de Ciências Médicas Gerais dos Institutos Nacionais de Saúde (1DP2GM146250-01). O conteúdo é de responsabilidade exclusiva dos autores e não representa necessariamente a opinião oficial dos Institutos Nacionais de Saúde.
