MADRID 6 maio (EUROPA PRESS) -
Um grupo de pesquisadores da Universidade Autônoma de Madri (UAM), da Universidade Complutense de Madri (UCM) e do King's College London (Reino Unido) revelou como as bactérias percebem as forças mecânicas para decidir quando colonizar um hospedeiro.
Os pesquisadores, que publicaram suas descobertas na "Life Science Alliance", analisaram como as forças mecânicas afetam a PilY1, uma proteína da bactéria "Pseudomonas aeruginosa" que atua como um sensor molecular e desempenha um papel crucial na colonização de superfícies.
Usando pinças magnéticas de molécula única, a equipe examinou como as forças físicas, juntamente com a ligação de determinadas moléculas (ligantes), modulam o comportamento dinâmico da PilY1 e como isso pode influenciar a capacidade da bactéria de colonizar tecidos e causar infecções.
Aqui, os pesquisadores explicam que as bactérias são capazes de sentir e responder a sinais mecânicos de seu ambiente, uma capacidade que lhes permite decidir se querem ou não colonizar uma superfície. Essa decisão envolve uma transição de um estilo de vida livre para um estilo de vida ligado a um substrato, desencadeando comportamentos relacionados à formação de comunidades bacterianas (biofilmes).
No caso da "P. aeruginosa", quando a superfície colonizada é um tecido hospedeiro, como o epitélio respiratório, esse processo geralmente marca o início de uma infecção. Durante a colonização, a bactéria usa filamentos longos chamados pili tipo IV, que são essenciais para se mover sobre as superfícies (motilidade), fixar-se, formar biofilmes e colonizar os tecidos do hospedeiro.
Na extremidade desses filamentos está o PilY1, que atua como um sensor mecânico e desempenha papéis importantes na adesão e na motilidade. Essas funções dependem de sua interação com ligantes, como a integrina, uma proteína epitelial respiratória, e o cálcio, que regula a ligação do PilY1 à integrina e o movimento dos pili durante a movimentação.
Durante todo o processo de colonização, o PilY1 é exposto a forças mecânicas de intensidade variável. Essas forças podem modificar sua estrutura e função, afetando diretamente a capacidade da bactéria de se fixar e se movimentar. Até o momento, não se sabia como a ligação do ligante influenciava a resposta do PilY1 a esses estímulos mecânicos.
De acordo com os pesquisadores, as pinças magnéticas de molécula única permitem que forças controladas, semelhantes às que ocorrem no ambiente fisiológico, sejam aplicadas a proteínas individuais. Essa técnica, explicam eles, fornece uma visão precisa das mudanças estruturais das proteínas, de suas propriedades mecânicas e de como outros fatores, como os ligantes, alteram sua estabilidade. Com essa ferramenta, os pesquisadores puderam estudar detalhadamente como a dinâmica da PilY1 é afetada por forças mecânicas e pela ligação de ligantes.
UM SENSOR MECÂNICO DE RESPOSTA DUPLA
As descobertas revelam que o PilY1 responde de forma diferente, dependendo da intensidade da força aplicada. Em forças elevadas (acima de 20 picoNewtons), a proteína de vários domínios se desdobra em uma sequência hierárquica de estados intermediários, semelhante a uma boneca russa ou matryoshka. Na presença de cálcio, a estabilidade mecânica da PilY1 aumenta, o que poderia ajudá-la a resistir às forças de retração do pili tipo IV durante a motilidade em superfícies.
Por outro lado, em forças baixas (abaixo de 7 picoNewtons), o domínio de ligação à integrina do PilY1 passa por mudanças estruturais rápidas e sutis, um comportamento típico de sensores mecânicos. Nesse contexto, os pesquisadores puderam observar em tempo real a ligação e o desprendimento de integrinas ao PilY1, o que se refletiu em mudanças em sua extensão.
Essa pesquisa demonstra que o PilY1 apresenta um comportamento mecânico duplo: suas funções de adesão e regulação de pili são ativadas de acordo com a intensidade do estresse mecânico sofrido pela bactéria durante a colonização.
O estudo estabelece uma ligação direta entre a estrutura e a função do PilY1 em resposta a estímulos mecânicos, ampliando assim nossa compreensão de como as bactérias percebem e respondem ao seu ambiente físico. Ele também fornece informações sobre os mecanismos moleculares envolvidos na colonização e na infecção por "P. aeruginosa", um patógeno clinicamente relevante.
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