26/09/2022 - 12:20
Uma nova pesquisa liderada pela Universidade de Maryland no Condado de Baltimore (UMBC, nos EUA) e publicada na revista Frontiers in Microbiology sugere que os vírus estão usando informações de seu ambiente para “decidir” quando ficar dentro de seus hospedeiros e quando se multiplicar e explodir, matando a célula hospedeira. O trabalho tem implicações para o desenvolvimento de medicamentos antivirais.
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A capacidade de um vírus de sentir seu ambiente, incluindo elementos produzidos por seu hospedeiro, adiciona “outra camada de complexidade à interação vírus-hospedeiro”, disse Ivan Erill, professor de ciências biológicas e autor sênior do novo artigo. Neste momento, os vírus estão explorando essa capacidade em seu benefício. Mas no futuro, segundo Erill, “poderíamos explorá-lo em detrimento deles”.
Não é coincidência
O novo estudo se concentrou em bacteriófagos – vírus que infectam bactérias, muitas vezes chamados simplesmente de “fagos”. Os fagos no estudo só podem infectar seus hospedeiros quando as células bacterianas têm apêndices especiais, chamados pili (fímbrias) e flagelos, que ajudam as bactérias a se mover e acasalar. As bactérias produzem uma proteína chamada CtrA que controla quando elas geram esses apêndices. O novo artigo mostra que muitos fagos dependentes de apêndice têm padrões em seu DNA onde a proteína CtrA pode se ligar, chamados locais de ligação. Um fago com um sítio de ligação para uma proteína produzida por seu hospedeiro é incomum, afirmou Erill.
Ainda mais surpreendente, Erill e a primeira autora do artigo, Elia Mascolo, aluna de doutorado no laboratório de Erill, descobriram através de análise genômica detalhada que esses locais de ligação não eram exclusivos de um único fago, ou mesmo de um único grupo de fagos. Muitos tipos diferentes de fagos tinham sítios de ligação de CtrA – mas todos eles exigiam que seus hospedeiros tivessem pili e/ou flagelos para infectá-los. Não podia ser coincidência, eles concluíram.
A capacidade de monitorar os níveis de CtrA “foi inventada várias vezes ao longo da evolução por diferentes fagos que infectam diferentes bactérias”, observou Erill. Quando espécies distantes demonstram uma característica semelhante, isso é chamado de evolução convergente – e indica que a característica é definitivamente útil.
O tempo é tudo
Outro aspecto inusitado na história: o primeiro fago no qual a equipe de pesquisa identificou os sítios de ligação de CtrA infecta um grupo específico de bactérias chamado Caulobacterales. Caulobacterales são um grupo de bactérias especialmente bem estudado, porque existem em duas formas: uma forma “enxameadora” que nada livremente e uma forma “peduncular” que se prende a uma superfície. Os enxames têm pili/flagelos e os talos não. Nessas bactérias, a CtrA também regula o ciclo celular, determinando se uma célula se dividirá uniformemente em mais duas do mesmo tipo de célula ou se dividirá assimetricamente para produzir uma célula enxameadora e uma célula peduncular.
Como os fagos só podem infectar células enxameadoras, é de seu interesse apenas sair do hospedeiro quando houver muitas células de enxame disponíveis para infectar. Geralmente, as Caulobacterales vivem em ambientes pobres em nutrientes e são muito dispersas. “Mas quando encontram um bom bolsão de micro-habitat, tornam-se células pedunculares e proliferam”, acabando por produzir grandes quantidades de células enxameadoras, afirmou Erill.
Então, “hipotetizamos que os fagos estão monitorando os níveis de CtrA, que sobem e descem durante o ciclo de vida das células, para descobrir quando a célula enxameadora está se tornando uma célula peduncular e se tornando uma fábrica de enxames”, disse Erill. “(…) nesse ponto, eles estouram a célula, porque haverá muitas enxameadoras próximas para infectar.”
Ouvindo a célula
Infelizmente, o método para provar essa hipótese é trabalhoso e extremamente difícil, de modo que não fazia parte deste último artigo – embora Erill e seus colegas esperem abordar essa questão no futuro. No entanto, a equipe de pesquisa não vê outra explicação plausível para a proliferação de sítios de ligação de CtrA em tantos fagos diferentes, todos os quais exigem pili/flagelos para infectar seus hospedeiros. Ainda mais interessantes, eles observam, são as implicações para os vírus que infectam outros organismos – até mesmo humanos.
“Tudo o que sabemos sobre fagos, cada estratégia evolutiva que eles desenvolveram, demonstrou se traduzir em vírus que infectam plantas e animais”, afirmou ele. “É quase um dado. Portanto, se os fagos estão ouvindo seus hospedeiros, os vírus que afetam os humanos provavelmente farão o mesmo.”
Existem alguns outros exemplos documentados de fagos monitorando seu ambiente de maneiras interessantes, mas nenhum inclui tantos fagos diferentes empregando a mesma estratégia contra tantos hospedeiros bacterianos.
A nova pesquisa é a “primeira demonstração de amplo escopo de que os fagos estão ouvindo o que está acontecendo na célula, neste caso, em termos de desenvolvimento celular”, disse Erill. Mas mais exemplos estão a caminho, ele prevê. Os membros de seu laboratório já começaram a procurar receptores para outras moléculas reguladoras bacterianas em fagos, afirmou ele – e estão encontrando-os.
Novos caminhos terapêuticos
A principal conclusão dessa pesquisa, segundo Erill, é que “o vírus está usando a inteligência celular para tomar decisões” e “se está acontecendo em bactérias, é quase certo que está acontecendo em plantas e animais, porque se é uma estratégia evolutiva que faz sentido, a evolução irá descobri-la e explorá-la.”
Por exemplo, para otimizar sua estratégia de sobrevivência e replicação, um vírus animal pode querer saber em que tipo de tecido está ou quão robusta é a resposta imune do hospedeiro à sua infecção. Embora possa ser perturbador pensar em todas as informações que os vírus podem reunir e possivelmente usar para nos deixar mais doentes, essas descobertas também abrem caminhos para novas terapias.
“Se você está desenvolvendo um medicamento antiviral e sabe que o vírus está ouvindo um sinal específico, talvez possa enganar o vírus”, afirmou Erill. Isso está a vários passos de distância, no entanto. Por enquanto, “estamos apenas começando a perceber como os vírus nos observam ativamente – como eles estão monitorando o que está acontecendo ao seu redor e tomando decisões com base nisso”, observou Erill. “É fascinante.”
