Durante décadas, os cientistas ficaram intrigados com a forma como certos vírus chamados fagos podem infectar e desarmar bactérias patogénicas, proporcionando uma potencial defesa natural contra infecções bacterianas. Agora, investigadores da Universidade da Califórnia, Berkeley, resolveram este mistério, descobrindo os mecanismos moleculares detalhados pelos quais os fagos neutralizam as defesas destas bactérias causadoras de doenças. Suas descobertas, publicadas na revista Nature Structural &Molecular Biology, lançam luz sobre um aspecto fundamental da biologia dos fagos e abrem novos caminhos para a exploração de terapias baseadas em fagos para combater infecções bacterianas. “Este é um grande avanço na nossa compreensão de como os fagos interagem com as bactérias”, disse Jennifer Doudna, ganhadora do Nobel e bioquímica da UC Berkeley que liderou a equipe de pesquisa. "Finalmente desvendamos o segredo de como os fagos são capazes de contornar os mecanismos de proteção das bactérias patogênicas e destruí-las efetivamente." No centro deste mecanismo está um sistema molecular de “fechadura e chave”. As bactérias patogênicas possuem estruturas proteicas únicas chamadas sistemas CRISPR-Cas que atuam como defesas imunológicas contra vírus invasores. Estes sistemas identificam e visam o material genético dos vírus, impedindo a sua replicação e protegendo as bactérias da infecção. No entanto, os fagos desenvolveram uma contramedida inteligente. Eles produzem proteínas especializadas conhecidas como anti-CRISPRs, que se ligam e bloqueiam especificamente a maquinaria CRISPR-Cas da bactéria. Ao neutralizar esse sistema de defesa, os fagos ganham vantagem e podem infectar e replicar-se com sucesso dentro da bactéria. Usando uma combinação de técnicas bioquímicas, estruturais e genéticas, os pesquisadores identificaram as interações precisas entre as proteínas anti-CRISPR e os componentes CRISPR-Cas. Eles mostraram como essas proteínas anti-CRISPR imitam as sequências de DNA visadas pelo sistema CRISPR-Cas, agindo como iscas que distraem e tornam o mecanismo de defesa ineficaz. “É como se os fagos estivessem usando uma chave mestra para desbloquear o sistema de segurança das bactérias”, explicou o autor principal Benjamin Rauch, pesquisador de pós-doutorado no laboratório de Doudna. “Ao imitar os alvos de DNA do sistema CRISPR-Cas, as proteínas anti-CRISPR enganam as bactérias e criam uma janela de oportunidade para o fago assumir o controle”. A compreensão deste mecanismo molecular também tem implicações importantes para o desenvolvimento de terapias baseadas em fagos, conhecidas como terapia fágica. Os fagos têm ganhado atenção como alternativas potenciais aos antibióticos, oferecendo uma maneira de atingir e destruir bactérias patogênicas específicas, deixando ilesas as bactérias intestinais benéficas. Ao projetar fagos para transportar cargas terapêuticas ou ao aumentar sua capacidade de superar as defesas bacterianas, o conhecimento adquirido com este estudo poderia contribuir para o desenvolvimento de terapias fágicas mais eficazes. Os fagos são particularmente promissores no tratamento de infecções bacterianas que se tornaram resistentes aos antibióticos tradicionais, oferecendo uma esperança renovada na luta contra agentes patogénicos resistentes aos medicamentos. No futuro, os pesquisadores planejam investigar as implicações mais amplas dessas descobertas e explorar as aplicações potenciais das proteínas anti-CRISPR em vários ambientes biotecnológicos e terapêuticos. Ao desvendar os segredos das interações fago-bactérias, eles esperam aproveitar o poder destes agentes biológicos naturais para combater alguns dos desafios de saúde globais mais prementes.