Procurando antimicrobianos no genoma dos microrganismos

Muitos microrganismos produzem substâncias capazes de matar outros microrganismos. A anfotericina B, por exemplo, é um antifúngico produzido por bactérias! Mas você já pensou em um fungo produzindo uma substância que tem o poder de matá-lo? Sim! Antifúngicos produzidos por fungos… 

As relações entre os seres vivos nem sempre são benéficas. Por exemplo, um ser vivo de uma espécie pode impedir ou prejudicar o desenvolvimento de um indivíduo de uma outra espécie por meio da liberação de substâncias no ambiente. Os biólogos chamam isso de amensalismo ou antibiose

Um exemplo clássico para esse tipo de relação são os antimicrobianos!

O primeiro antibiótico foi descoberto acidentalmente por Alexander Fleming, que observou que algumas placas com meio de cultura estavam contaminadas por um fungo. O que ele percebeu foi que ao redor da colônia de fungo havia uma área límpida, onde ocorreu a inibição do crescimento de bactérias. O fungo produzia uma substância que hoje é conhecida como o antibiótico penicilina.

Título: Antibiose e a descoberta dos antimicrobianos

No lado direito a foto de um senhor de cabelos brancos, vestindo jaleco e segurando um placa de Petri. Indica-se que é Alexander Fleming (1943) em seu laboratório.

No lado direito observa-se uma placa de Petri. A legenda: Cultura de fungo e de bactéria na qual observa-se a antibiose entre as espécies. A placa de Petri é observada por cima. Em um dos cantos está uma colônia branca de aspecto cotonoso (parecido com algodão), uma seta indica: fungo Penicillium (produtor de penicilina). Do canto oposto em direção à colônia de fungo, observa-se um zig-zag de cor creme, translúcido. Uma seta indica tratar-se de Staphylococcus aureus, bactéria sensível à penicilina. Ao redor da colônia do fungo, observa-se uma área sem crescimento de bactérias, indica-se essa região como "zona de inibição"de crescimento da bactéria pela penicilina produzida pelo fungo.

Acontece que quando o assunto são os antifúngicos (substâncias que inibem o crescimento de fungos) tudo fica muito complicado pois temos poucos alvos para a ação desses medicamentos; falamos disso aqui no blog. Cientistas de todo o mundo buscam, portanto, novas substâncias que possam agir sobre esses alvos já conhecidos para, assim, conseguirem driblar possíveis casos de resistência.

Uma dessas substâncias antifúngicas é a restricticina, e ela é capaz de bloquear uma enzima muito importante e essencial para o crescimento dos fungos – a CYP51, que está na via de síntese do ergosterol, um lipídio que faz parte da membrana da célula fúngica.

Algo curioso é que alguns fungos, como o Penicilium restrictum, são capazes de produzir a restricticina sem sofrerem inibição do crescimento. Isso só é possível porque uma característica de microrganismos que produzem substâncias antimicrobianas é que eles geralmente possuem algum gene de auto-resistência. Afinal, o microrganismo produz a substância mortal para impedir o crescimento de outro – mas não dele mesmo (isso seria um suicídio!).

Pensando nisso, pesquisadores da Universidade da Califórnia foram olhar o genoma de P. restrictum, num processo que chama mineração genômica. Eles procuraram e acharam um gene que codifica uma versão alterada da enzima CYP51 e que não é afetada pela restricticina. Ou seja: o gene de auto-resistência! Ali pertinho, também, estavam os genes para a fabricação de restricticina.

Título: Etapas envolvidas na mineração genômica.

Sequência de etapas interligadas por setas:

Extração do DNA do fungo -> Sequenciamento do DNA -> BANCO DE DADOS -> Busca direcionada para genes específicos (mineração genômica) -> Identificação dos genes -> Expressão de genes para confirmar função -> Produção e purificação dos produtos -> Novos produtos naturais.

Conhecendo os genes da via metabólica, eles então puderam procurar em bancos de dados genômicos se outros fungos produzem a restricticina. Assim, eles descobriram não só a via de síntese da enzima, mas, também, que ela pode ser produzida por outras espécies.

Utilizar a mineração genômica para a via de produção da restricticina abre portas para a identificação de novas substâncias antifúngicas de origem natural – e que podem ser efetivos mesmo em casos de resistência aos antifúngicos já disponíveis.

REFERÊNCIAS

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