Os formadores de poros bacterianos dão um soco, uma molécula de cada vez

Apr 30, 2023

Usando uma nova técnica de molécula única desenvolvida na Universidade de New South Wales (UNSW) em Sydney, pesquisadores australianosganharam uma visão molecularem como as proteínas bacterianas rompem as membranas das células de mamíferos.

Organismos de todos os domínios da vida estão armados com conjuntos especializados de proteínas perfuradoras usadas para atacar as células de outros organismos. As células imunes de mamíferos usam proteínas formadoras de poros para destruir células cancerígenas ou infectadas. Bactérias e outros patógenos usam essas proteínas para lisar ou entrar nas células hospedeiras. Mas os pesquisadores não tinham uma ideia clara de como exatamente as moléculas de proteína individuais se juntam para formar esses poros, até agora.

Pesquisadores da UNSW Medicine & Health's EMBL Australia Node in Single Molecule Science desenvolveram uma técnica de microscopia de molécula única para investigar esse processo. Juntamente com colaboradores das Universidades Monash e Melbourne, eles rastrearam o caminho da formação de poros por uma proteína bacteriana que tem como alvo células de mamíferos, chamada perfringolisina O. Os detalhes moleculares de como esse complexo proteico se monta na superfície das membranas plasmáticas até quando abre os poros agora é publicado na revista eLife.

"Nosso método de microscopia de molécula única nos permite rastrear a montagem de poros individuais. Portanto, fomos capazes de identificar etapas cruciais desse caminho para encontrar pontos fracos e possíveis caminhos para intervenção", disse o pesquisador médico da UNSW, professor associado Till Böcking, que liderou a equipe de pesquisa.

A identificação das etapas fundamentais nessa via de montagem permitirá que os cientistas projetem novas estratégias para atingir estágios específicos de formação de poros com o objetivo de modular sua atividade na imunidade e na infecção.

Usando proteínas purificadas e lipossomas como um sistema modelo simples para a membrana alvo, os pesquisadores puderam ver quando os poros foram formados. Ao carregar os lipossomas com um corante fluorescente, Böcking e sua equipe conseguiram identificar o momento exato em que um poro é aberto e o corante é liberado.

Seus experimentos revelaram que, uma vez que duas moléculas se unem na membrana, essa interação estável desencadeia o processo de adição de mais proteínas formadoras de poros para completar o anel. Eles também observaram que os poros podiam se abrir antes mesmo da conclusão da construção dos anéis; um arco formado, com apenas quatro moléculas, poderia criar uma abertura de poro.

"A mensagem para levar para casa é que essas são máquinas de perfuração muito eficientes que evoluíram para formar poros em todos os tipos de circunstâncias. Esperamos que entender que as condições realmente ditam o caminho da montagem leve as pessoas a repensar a maneira como fazem seus experimentos, "Böcking disse.

A partir de suas descobertas, os pesquisadores levantam a hipótese de que o mecanismo observado com a perfringolisina O pode ser semelhante para outros membros dessa família de proteínas formadoras de poros - chamadas citolisinas dependentes de colesterol - mas isso ainda precisa ser testado.

Böcking acredita que essa nova técnica de molécula única pode fornecer informações importantes sobre como outras proteínas formadoras de poros são implantadas.

“É um método poderoso porque tem resolução e sensibilidade para acompanhar todo esse processo em tempo real. Com essa abordagem, podemos visualizar as etapas e a dinâmica dele, o que é difícil de fazer com outros métodos”, disse.

- Este comunicado de imprensa foi fornecido pela Universidade de New South Wales