Na natureza, bactérias ocorrem principalmente em coletivos multicelulares, em vez de como indivíduos. Eles são capazes de coordenar seu comportamento, com algumas espécies até mesmo sendo capazes de se moverem juntas em enxames. O grupo de pesquisa júnior de química biológica da Universidade de Konstanz investiga as maneiras pelas quais os organismos podem manipular e, sobre tudo, inibir esse tipo de comportamento. Líder do grupo e investigador principal, Dr. Thomas Böttcher, sua equipe e pesquisadora de doutorado Sina Rütschlin (nascida Richter) examinou a biossíntese de um desses inibidores de enxameação, descobrir que sua produção depende de condições específicas no nível do substrato da célula bacteriana. Há um aspecto evolutivo importante nisso:o grupo de trabalho conseguiu demonstrar como as células bacterianas produzem várias substâncias naturais com o mínimo de esforço. No futuro, essas descobertas podem vir a desempenhar um papel importante no combate a doenças infecciosas e resistência aos antibióticos. Eles foram publicados na atual edição online da revista científica Biologia Química Celular .

A enxameação torna as bactérias muito mais resistentes aos antibióticos. Às vezes, A proliferação de bactérias tolera até mesmo um aumento de dez ou cem vezes na dose de antibiótico. Enquanto um pós-doutorado nos EUA, Thomas Böttcher conseguiu isolar duas cepas de bactérias de uma amostra de algas vermelhas: Vibrio alginolyticus , que enxameia rapidamente, e algas Shewanella, que inibe esse movimento, limitando o impulso de expansão de seu rival. A alga Shewanella consegue isso através da secreção de um chamado sideróforo, que é produzida pela própria cepa e permite que as bactérias absorvam o ferro férrico do ambiente.

A questão é:como exatamente esse sideróforo é produzido? Ao sequenciar as bactérias, os pesquisadores descobriram um agrupamento de genes que pode ser responsável pela produção de sideróforos no nível celular. "Nossa principal descoberta foi que, ao contrário do que esperávamos, a enzima não produz o sideróforo relevante devido à sua especificidade, mas que é o pool de substrato celular que governa o processo de produção ", diz o químico, que é bolsista do Zukunftskolleg na Universidade de Konstanz. O estudo revelou que a enzima isolada tem sua especificidade principal para um metabólito totalmente diferente em comparação com a célula viva. Parece que a célula pode regular seus blocos de construção para produzir um metabólito que a enzima responsável não necessariamente favoreceria, mas que beneficia a célula de maneiras importantes.

"A célula bacteriana manipula os substratos para produzir três metabólitos ao mesmo tempo. Isso cria variabilidade, que permite a produção eficiente de uma variedade de metabólitos ", explica Thomas Böttcher. Esse, por sua vez, impulsiona a adaptação evolutiva rápida.

Existem consequências para o fato de que a enzima não parece se especializar na produção de um metabólito principal, mas que vários metabólitos são criados, cuja produção está sendo regulada no nível do substrato. Uma prática comum até agora tem sido introduzir sequências de genes de amostras ambientais para bactérias de laboratório bem gerenciáveis, levando à produção de metabólitos. Contudo, como os pesquisadores demonstraram, esses metabólitos podem não ser os produzidos na natureza. Portanto, é muito importante conhecer o pool de substrato da célula para poder prever os produtos corretos.