Os cientistas descobriram uma ruga contra-intuitiva na forma como as bactérias espalham genes resistentes a antibióticos através de pequenos pedaços circulares de DNA chamados plasmídeos.
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Os plasmídeos, encontrados em bactérias e alguns outros microrganismos, estão fisicamente separados do DNA cromossômico e podem se replicar por conta própria. As bactérias podem adquirir plasmídeos de outras células bacterianas ou de vírus e, à medida que os plasmídeos se acumulam, conferem às bactérias resistência aos antibióticos.
Mas alguns plasmídeos são mais fáceis de adquirir pelas bactérias do que outros. O que faz com que esses plasmídeos se espalhem mais facilmente?
Embora o bom senso possa sugerir que os plasmídeos que se espalham mais facilmente são aqueles que permitem que as bactérias cresçam mais rapidamente, um novo estudo na Nature Communications, liderado por Allison Lopatkin, professora assistente de engenharia química na Universidade de Rochester, descreve a surpreendente evolução evolutiva com compensação entre o tempo de atraso e a taxa de crescimento.
A aquisição rápida de plasmídeos tem um custo
“Poderíamos pensar que algo que é capaz de crescer mais rapidamente terá sempre um desempenho melhor, mas descobrimos que isso não é verdade porque os custos de aquisição manifestam-se num atraso e não numa taxa de crescimento”, diz Lopatkin. “Demorar um pouco mais para permitir que o plasmídeo se estabelecesse ajudou o gene a se espalhar mais rapidamente”.
Lopatkin e sua equipe estudaram as taxas de crescimento de colônias únicas de bactérias imediatamente após a aquisição do plasmídeo. Em quase 60 condições que abrangem diversos plasmídeos, ambientes de seleção e cepas clínicas, eles descobriram que os plasmídeos de custo intermediário superam seus equivalentes de baixo e alto custo.
A pesquisa mostra que os custos dos plasmídeos são mais complexos do que se acreditava anteriormente e é um passo para uma melhor compreensão por que certos tipos de patógenos são melhores na aquisição de plasmídeos do que outros. Se os cientistas conseguirem compreender o que controla os custos de aquisição de um plasmídeo, poderão potencialmente utilizar essa informação para limitar a propagação de genes resistentes a antibióticos.
“Vemos a transferência horizontal de genes como uma ferramenta de engenharia para controlar como os genes podem se espalhar e ajudar as comunidades bacterianas a interagir”, diz Lopatkin. “Ao compreender as partes individuais, esperamos não apenas ser capazes de combater coisas como a resistência aos antibióticos, mas também usar plasmídeos para fornecer genes que podem ajudar as bactérias naturais a degradar o petróleo proveniente de derramamentos de petróleo. Existem muitas aplicações para as quais os microbiomas podem ser úteis.”
Lopatkin e seu laboratório planejam investigar mais a fundo as condições genéticas e ambientais subjacentes que levam com sucesso à transferência horizontal de genes. A equipe de cientistas liderada por Lopatkin usará modelagem computacional, bioinformática e experimentos mecanísticos para estudar os fatores moleculares que favorecem a formação de novas combinações cepa-plasmídeo.
“Em última análise, esperamos ser capazes de prever a transferência genética de alto risco antes que ela ocorra, permitindo-nos assim explorar novas estratégias de controle e tratamento”, diz Lopatkin.
Traduzido por Mateus Lynniker de Phys.Org
