Radar de proteção para bactérias
Um radar químico permite às bactérias detetar e matar predadores
As relações predador-presa encontram-se em praticamente todos os ecossistemas. Até os microrganismos no seu mundo, invisível a olho nu, participam nestas interações quando lutam pela sobrevivência da sua espécie. A forma como a bactéria Pseudomonas syringae utiliza um radar químico para detetar e matar amebas inimigas foi agora publicada num estudo publicado na revista científica Cell.
A investigação da forma como os microrganismos comunicam aumenta a nossa compreensão das complexas interações ecológicas que moldam o nosso ambiente - um dos principais objectivos do Cluster de Excelência "Equilíbrio do Microverso". Uma equipa de investigação do Cluster no Instituto Leibniz de Investigação de Produtos Naturais e Biologia da Infeção - Instituto Hans Knöll (Leibniz-HKI) e na Universidade Friedrich Schiller de Jena estudou a interação entre amebas, bactérias e plantas. O estudo contou também com a participação de investigadores da Universidade de Bayreuth. Os resultados abrem novas perspectivas para a descoberta de produtos naturais bioactivos.
O persistente agente patogénico das plantas e um organismo unicelular com espírito de equipa
A bactéria Pseudomonas syringae é um agente patogénico ubíquo e devastador para as plantas. O agente patogénico penetra na planta através de aberturas naturais ou ferimentos, infecta-a e causa danos consideráveis na agricultura. As amebas são inimigos naturais da bactéria. A ameba Polysphondylium pallidum, por exemplo, é um organismo unicelular que se alimenta de bactérias. No entanto, se o alimento se tornar escasso, os organismos unicelulares agregam-se para formar estruturas multicelulares que permitem a geração e dispersão de esporos. Embora não esteja diretamente envolvida no processo de infeção da planta, a ameba é um predador importante que força a bactéria a desenvolver mecanismos de defesa altamente eficazes para sobreviver na sua presença.
Uma ameba mata-se a si própria
A equipa de investigação liderada por Pierre Stallforth, professor na Universidade de Jena e chefe de departamento no Leibniz-HKI, identificou agora um mecanismo de defesa anteriormente desconhecido da Pseudomonas syringae. "Conseguimos mostrar como a bactéria utiliza um radar químico para reconhecer e eliminar as amebas hostis. Curiosamente, as próprias amebas desempenham um papel crucial na sua própria morte", afirma Shuaibing Zhang, primeiro autor do estudo. Pierre Stallforth acrescenta: "A Pseudomonas syringae produz siringafactinas. Trata-se de compostos químicos inofensivos para a ameba, que permitem que a bactéria se mova mais rapidamente. Quando a ameba encontra esta molécula, o organismo modifica a estrutura química da siringafactina. A bactéria, por sua vez, possui uma proteína sensora especial - o Chemical Radar Regulator (CraR) - que reconhece estas moléculas modificadas. Isto permite que a bactéria detecte a presença de amebas, sendo então activados os genes responsáveis pela produção de substâncias tóxicas - as pirofactinas. As pirofactinas, por sua vez, matam as amebas e, curiosamente, são derivados das siringafactinas modificadas".
O mecanismo de defesa oferece oportunidades para o desenvolvimento de novos medicamentos
A infecciosidade da bactéria também está ligada ao sistema de radar químico: A P. syringae só pode infetar o agrião, Arabidopsis thaliana, um organismo modelo vegetal muito comum, na presença de amebas se a bactéria tiver um "radar químico" ativo e for, portanto, capaz de se defender do predador.
O estudo fornece informações valiosas sobre a complexa interação entre microorganismos, protozoários e plantas superiores. Fornece também pontos de partida para a descoberta de novas substâncias naturais bioactivas que podem ser úteis aos seres humanos como medicamentos ou no controlo de pragas.
Numerosos financiamentos tornaram possível este estudo pioneiro sob a direção do Leibniz-HKI, incluindo a Fundação Werner Siemens, a Fundação Alemã de Investigação no âmbito do Cluster de Excelência "Balance of the Microverse" e o Centro de Investigação Colaborativa ChemBioSys. Os estados de Hessen e da Turíngia também apoiaram o projeto com financiamento do Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional (EFRE).
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