Em bactérias Gram-negativas, que incluem alguns dos patógenos humanos mais devastadores, apenas dois mecanismos para a exportação de polissacarídeos foram identificados até agora. Agora, uma equipe de pesquisa do Max Planck liderada por Lotte Søgaard-Andersen identificou um terceiro mecanismo inteiramente novo para a exportação de polissacarídeos. Essas descobertas, publicadas em mBio , pavimentam o caminho para uma compreensão completa dos mecanismos que medeiam a proteção, motilidade e interação de muitos patógenos bacterianos.
As bactérias não apenas prosperam no açúcar como fonte de carbono e energia – elas também produzem e secretam uma grande variedade dos chamados polissacarídeos. Os polissacarídeos são cadeias de açúcares e são os biopolímeros mais abundantes na Terra. As longas cadeias de açúcar desempenham papéis vitais em bactérias de vida livre, comensais e patogênicas. Eles também são cruciais para a proteção bacteriana, protegendo as células contra estresses ambientais, como dessecação, efetores imunológicos e predadores. Além disso, suas funções adesivas e estruturais contribuem para a colonização da superfície e formação de biofilme. Eles também são importantes para a aplicação bem-sucedida de vacinas antibacterianas. Assim, eles detêm as chaves para entender e controlar as interações benéficas e patogênicas entre humanos, animais e plantas-micróbios. E por último, mas não menos importante, os polissacarídeos são usados ​​nas indústrias alimentícia, farmacêutica e médica.

A exportação de polissacarídeos é um grande desafio porque as moléculas são quimicamente diversas e muito grandes. Em bactérias Gram-negativas, apenas dois mecanismos de exportação de polissacarídeos são conhecidos até agora:uma proteína OPX de membrana externa (nas chamadas vias Wzx/Wzy e ABC dependentes do transportador) e uma proteína β-barril de membrana externa. (nas chamadas vias dependentes de sintase). No entanto, existem exemplos de vias que não parecem seguir esses esquemas simples:Em particular, em algumas vias Wzx/Wzy, as proteínas β-barril da membrana externa eram conhecidas por serem importantes para a exportação de polissacarídeos, por exemplo, em Vibrio cholerae e Myxococcus xanthus , mas o mecanismo exato não era claro. Além disso, outros estudos descrevem proteínas OPX curtas que não possuem a parte que se integra à membrana externa. Aqui, não está claro como essas proteínas podem apoiar a exportação de polissacarídeos.

Uma equipe de pesquisa do Instituto Max-Planck de Microbiologia Terrestre liderada por Lotte Søgaard-Andersen conseguiu lançar uma nova luz sobre essas questões. Usando experimentos e biologia estrutural computacional, os cientistas fornecem evidências de um mecanismo totalmente novo de como as bactérias podem exportar polissacarídeos através da membrana externa. Johannes Schwabe, estudante de pós-graduação e principal autor do estudo, e a Dra. María Pérez-Burgos dizem:"Começamos examinando de perto a via dependente de Wzx/Wzy para a síntese de um polissacarídeo secretado chamado EPS em M. xanto."

De acordo com o conhecimento atual, o EPS seria secretado através da membrana externa por uma proteína OPX que está integrada à membrana. No entanto, o grupo descobriu que uma proteína β-barril da membrana externa chamada EpsX também é importante para a exportação de EPS. "Então, surpreendentemente, descobrimos uma proteína OPX curta periplasmática correspondente, EpsY, que carece completamente da parte para atravessar a membrana externa. Juntamente com o Dr. Timo Glatter, também descobrimos que EpsX e EpsY interagem diretamente."

Com base em suas observações e biologia estrutural computacional, os cientistas propõem que EpsX e EpsY representam um novo tipo de translocon para exportação de polissacarídeos através da membrana externa, onde uma proteína β-barril funciona explicitamente como a parte externa da membrana em um complexo bipartido com uma proteína OPX inteiramente periplasmática.

De acordo com Lotte Søgaard-Andersen, esse conhecimento detalhado pode abrir novas maneiras de controlar bactérias patogênicas. Ela explica:"Marco Herfurth, um estudante de pós-graduação do meu grupo de pesquisa, descobriu usando genômica computacional que sistemas compostos semelhantes são comuns em bactérias Gram-negativas.

"Por exemplo, este novo sistema explica como V. cholerae secreta seu polissacarídeo VPS, que é importante para a formação de biofilme e virulência. Assim, nossas descobertas não apenas têm implicações significativas para nossa compreensão da exportação de polissacarídeos em M. xanthus, mas também profundas implicações para nossa compreensão da exportação de polissacarídeos em geral em bactérias Gram-negativas." + Explorar mais

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