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Proteína carregadora identificada em bactérias

Descoberta pode inspirar novas estratégias de tratamento de infecções bacterianas

NIAID via Flickr
Nova pesquisa procura identificar a proteína desconhecida responsável por transportar as matérias-primas que bactérias usam para construir suas paredes celulares.
Por Ben Fogelson

Esta é a história de uma traiçoeira travessia de fronteira, uma carga valiosa e a caçada de um contrabandista evasivo, cuja identidade esteve envolta em mistério, e controvérsia, durante décadas.

A rigorosa fronteira é a membrana de difícil penetração que envolve bactérias e só permite a passagem de uma quantidade muito limitada de moléculas. Mas o contrabandista, uma proteína bacteriana, transporta matérias-primas críticas através dessa barreira para ajudar a construir a capa protetora do organismo, sua parede celular. Bloquear a proteína deveria enfraquecer essa parede, o que seria ruim para a bactéria, mas bom para pacientes com infecções bacterianas, porque isso poderia levar a novos antibióticos.

Para interditá-la, porém, cientistas precisam identificar a proteína contrabandista e, até recentemente, tinham sido frustrados em seus esforços para descobrir qual delas, entre tantas moléculas, é a vilã. Ela tem um nome genérico, flipase, mas isso é tudo.

Uma nova pesquisa, divulgada em 11 de julho na publicação científica Science, tenta arrancar a máscara da molécula evasiva e a apelida “MurJ”. O trabalho, liderado por cientistas da The Ohio State University, registra a primeira vez que microbiólogos flagraram a proteína vivendo em bactérias vivas. Sua descoberta, no entanto, desencadeou um acirrado debate, porque outros cientistas chegaram a evidências que apontam para outra proteína.

A membrana celular bacteriana serve como uma barreira flexível que mantém os conteúdos da célula no lugar. Além isso, a parede celular é uma malha rija que impede que membrana estoure devido à enorme pressão interna. A parede é como um envoltório de tela que fortalece e sustenta a membrana, explica Kevin Young, um microbiólogo da University of Arkansas for Medical Sciences. “É como se um balão estivesse encerrado em algum tipo de malha e tentassemos bombear ar nele. O balão não estouraria”, exemplifica. Young, que não participou da pesquisa, considerou os resultados importantes e escreveu sobre o debate de identidade ainda aquecido em um artigo de acompanhamento na mesma edição da Science.

A flipase é importante porque ela ajuda a construir essa parede a partir de uma molécula de açúcar chamada peptidoglicano, que é fabricada no interior da célula. Para chegarem à parede, os peptidoglicanos precisam atravessar a membrana interior, feita de moléculas chamadas lipídios, que os repelem.

Então a flipase contrabandeia peptidoglicanos para fora sem dar à membrana uma chance de repeli-los. Como? Imagine justapor suas mãos de modo que apenas as pontas de seus dedos se toquem, explica Natividad Ruiz, uma microbióloga da Ohio State University e integrante da equipe de pesquisa do novo estudo. Agora inverta a posição para que, em vez de se tocarem nas pontas dos dedos, suas mãos se conectem na base das palmas. Ao enfiar um objeto entre suas mãos e mudar a abertura, você poderia movê-lo da palma até a ponta dos dedos sem jamais expô-lo a nada, como uma membrana repulsiva, à sua esquerda ou sua direita.

A equipe de Ruiz constatou que as MurJ faziam algo muito parecido com isso em bactérias Escherichia coli. Os cientistas inibiram a proteína e descobriram que, quando estava alterada, peptidoglicanos não atravessam a membrana. Esse resultado, juntamente com um modelo computadorizado da estrutura da MurJ, sugere a Ruiz que ela é a flipase. “Se você olhar para todas as evidências anteriores... terá de concluir que a MurJ é a proteína por excelência que realiza essa função”, enfatiza ela.

Eefjan Breukink argumenta que não tem como chegar a essa conclusão. O bioquímico da Universidade de Utrecht, na Holanda, favorece outra proteína, chamada FtsW, como a flipase. Em uma pesquisa publicada em 2011 no The EMBO Journal, o cientista realizou um experimento de tubo de ensaio usando fragmentos extraídos de membranas bacterianas para mostrar que a FtsW, e não a MurJ, tinham um efeito sobre quanto a molécula de peptidoglicano cruzava a fronteira. Breukink argumenta que há muitas outras razões potenciais por que o resultado de Ruiz indicaria que MurJ é a flipase. “Essa é a dificuldade em células vivas. Você sempre tem explicações alternativas. Temos que purificar a proteína e mostrar que ela tem essa atividade fora da célula”.

Para Ruiz, no entanto, esse é precisamente o problema com o experimento de Breukink: ele é tão artificialmente removido das realidades de uma célula viva que seus resultados precisam ser vistos com muito ceticismo. “Eles nunca voltaram à célula para testá-la”, salienta ela. “Em última análise, o que queremos saber é como isso funciona na célula. Então vamos começar por ela, vamos aprender dentro do sistema biológico o máximo que pudermos”.

O argumento é tanto sobre concepções científicas diferentes, quanto sobre um par de proteínas, confrontando a complexidade inerente de células vivas contra o mundo simples, talvez superssimplificado, de experimentos controlados,  com menos agentes moleculares. Em última instância, resolver o debate exigirá mais que apenas outro experimento a favor de MurJ ou de FtsW; isso exigirá um resultado que consiga explicar simultaneamente os achados de cada equipe, enquanto aponta para um único culpado. “Queremos que essas duas coisas se unam de algum jeito”, confessa Young. “O que gostaríamos é que as duas abordagens nos dessem o mesmo resultado”.

Sciam 10 de julho de 2014

Sciambr15jul2014