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Uma descoberta sem precedentes de fusão celular
Em outras palavras, os organismos trocam material e perdem parte de sua própria identidade no processo.
Por Julie Stewart - 02/09/2020


Uma equipe de pesquisadores da UD estudou as interações entre as bactérias Clostridium ljungdahlii e C. acetobutylicum. Crédito: Kamil Charubin e Joy Smoker

Como os humanos, as bactérias vivem juntas em comunidades, às vezes ajudando - ou, no caso das bactérias, um ou dois metabólitos - para ajudar seus vizinhos a prosperar. Compreender como as bactérias interagem é fundamental para resolver problemas crescentes, como a resistência aos antibióticos, em que as bactérias infecciosas formam defesas para impedir os medicamentos usados ​​para combatê-las.

Agora, pesquisadores da Universidade de Delaware descobriram que as bactérias fazem mais do que apenas trabalhar juntas. As células bacterianas de diferentes espécies podem se combinar em células híbridas únicas, fundindo suas paredes e membranas celulares e compartilhando conteúdos celulares, incluindo proteínas e ácido ribonucléico (RNA), as moléculas que regulam a expressão gênica e controlam o metabolismo celular. Em outras palavras, os organismos trocam material e perdem parte de sua própria identidade no processo.

Esta observação sem precedentes, que foi relatada na terça-feira, 1º de setembro no mBio , um jornal da American Society for Microbiology, tem o potencial de lançar luz sobre fenômenos inexplicáveis ​​que afetam a saúde humana , pesquisa de energia , biotecnologia e muito mais.

A equipe de pesquisa, liderada por Eleftherios (Terry) Papoutsakis, Presidente de Engenharia Química e Biomolecular da Unidel Eugene Du Pont, estudou as interações entre Clostridium ljungdahlii e C. acetobutylicum . Essas espécies de bactérias trabalham juntas em um sistema sintrófico, produzindo metabólitos que são mutuamente benéficos para a sobrevivência uns dos outros.

A equipe descobriu que C. ljungdahlii invade C. acetobutylicum . Os dois organismos combinam paredes celulares e membranas e trocam proteínas e RNA para formar células híbridas, algumas das quais continuam a se dividir e de fato se diferenciar no programa de esporulação característico.

"Eles misturam suas máquinas para sobreviver ou fazer o metabolismo, e isso é extraordinário, porque sempre assumimos que cada organismo tem sua própria identidade e maquinaria independente", disse Papoutsakis.

O lado esquerdo desta imagem mostra a fusão celular entre as bactérias Clostridium
ljungdahlii e C. acetobutylicum como visto através de microscopia de fluorescência. O
lado direito representa a formação de células bacterianas híbridas.
Crédito: Kamil Charubin e Joy Smoker

Anteriormente, os pesquisadores observaram que as bactérias podiam trocar algum material por meio de nanotubos. A combinação em células híbridas foi inesperada.

"Esta é a primeira vez que mostramos isso nesta bactéria e também é um novo mecanismo de como o material é trocado", disse Kamil Charubin, estudante de doutorado em Engenharia Química e Biomolecular e primeiro autor do artigo.
 
Embora este fenômeno de fusão microbiana interespécies esteja agora sendo relatado pela primeira vez, é provável que seja onipresente na natureza entre muitos pares de bactérias.

Então, por que as bactérias se preocupam em se fundir? A resposta simples é provável porque esse processo permite que os micróbios compartilhem maquinário que aumentará suas chances de sobrevivência.

Por exemplo, algumas bactérias patogênicas - aquelas que podem causar doenças - podem tomar emprestadas proteínas de outras bactérias resistentes a antibióticos a fim de fortalecer sua própria resistência. Algumas bactérias podem tomar emprestado maquinário de outras para escapar da detecção pelo sistema imunológico. Isso também pode ajudar a explicar por que algumas bactérias são difíceis de cultivar ou cultivar para fins de estudo ou diagnóstico médico. Essas bactérias difíceis de cultivar podem se combinar ou trabalhar com e depender de outros microrganismos para sua existência, em vez de crescer e se multiplicar por conta própria.

As descobertas da equipe podem influenciar a compreensão da evolução da biologia porque, uma vez que as espécies bacterianas compartilham o maquinário, elas podem evoluir juntas, em vez de evoluir sozinhas, disse Papoutsakis.

 

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