Uma proteína transportadora - chamada EmrE, mostrado em roxo e verde - na membrana celular da bactéria E. coli pode ser alternada entre duas conformações para bombear moléculas (como drogas antibacterianas) para fora ou para dentro da célula. Crédito:Katherine Henzler-Wildman / UW-Madison.
Pesquisadores do Departamento de Bioquímica da Universidade de Wisconsin-Madison descobriram que uma bomba celular conhecida por mover drogas como antibióticos para fora da bactéria E. coli tem o potencial de trazê-los também, abrindo novas linhas de pesquisa no combate às bactérias.
A descoberta pode reescrever quase 50 anos de reflexão sobre como esses tipos de transportadores funcionam na célula.
As células devem trazer e remover diferentes materiais para sobreviver. Para conseguir isso, eles utilizam diferentes proteínas transportadoras em suas membranas celulares, a maioria dos quais é alimentada pelo que é chamado de força motriz de prótons. A força motriz do próton é direcionada para o interior da célula nas bactérias, o que significa que os prótons naturalmente querem se mover de fora para dentro da célula e o fazem se houver um caminho para eles. Esses transportadores permitem o movimento medido de prótons para dentro da célula - e em troca de prótons se movendo, moléculas de drogas são expelidas.
Por muito tempo, pensou-se que essa troca acoplada de prótons (entrada) e drogas (saída) pelo transportador era muito restrita. Contudo, em um estudo publicado hoje (7 de novembro, 2017) no jornal Proceedings of the National Academy of Sciences , A professora de bioquímica da UW-Madison, Katherine Henzler-Wildman, e colaboradores da Escola de Medicina da Universidade de Washington em St. Louis descobriram que, para o pequeno transportador de resistência a múltiplas drogas de E. coli, chamado EmrE, os movimentos de prótons e drogas não são tão estritamente ligados. Este transportador também pode mover drogas e prótons através da membrana na mesma direção, bem como a direção oposta - apresentando a opção de mover moléculas para dentro ou para fora da célula.
Este pequeno detalhe tem grandes implicações, dizem os pesquisadores. Os modelos que os cientistas têm usado há quase 50 anos para visualizar como esses transportadores funcionam não leva em consideração os novos dados. Isso também significa que pode ser possível que drogas sejam bombeadas para dentro da célula.
"As implicações de longo prazo são que este transportador de múltiplas drogas é reversível, "Henzler-Wildman diz." Então, em vez de bombear drogas para conferir resistência, você tem a possibilidade de usá-lo para injetar drogas e matar bactérias. A entrada de drogas é um grande problema, portanto, esta é uma nova área a ser explorada. "
O professor de bioquímica Henzler-Wildman no National Magnetic Resonance Facility em Madison, alojado no Departamento de Bioquímica da UW-Madison. Crédito:UW-Madison / Robin Davies
Ela acrescenta que este estudo e seu trabalho anterior sugerem que, ao manipular as condições ambientais ou a própria droga, os pesquisadores podem ser capazes de controlar não apenas a taxa de transporte, mas também sua direção - pelo menos em tubos de ensaio no laboratório. Tentar confirmar isso em bactérias é uma das próximas etapas de sua pesquisa, ela diz.
“Começamos com uma questão científica muito básica de 'como funcionam esses transportadores?' e tropeçamos nesta direção realmente translacional, "Ela diz." As pessoas têm tentado direcionar esses tipos de bombas para interromper a resistência aos antibióticos para fazer antibióticos que já temos eficazes novamente. Isso sugere que você pode ser capaz não apenas de pará-lo, mas de usar essas bombas para levar drogas para a célula como um novo mecanismo de entrada de drogas. "
Este transportador específico é encontrado em muitas bactérias. Surpreendentemente, os cientistas ainda não sabem sua função real na célula. Embora bombeie antibióticos, não é o principal transportador que ajuda a E. coli na resistência aos antibióticos, e é possível que tenha outros propósitos ainda não descobertos. Eles descobriram apenas que transporta um grande número de moléculas de corantes para antibióticos.
"As bactérias estão constantemente em guerra umas com as outras, então talvez tenha um papel na resistência aos medicamentos, "Henzler-Wildman diz." Mas também pode transportar outra coisa que não testamos, ou talvez funcione na resistência ao pH. Não reduzimos ainda. "
Tradicionalmente, o modelo usado para descrever este transportador foi o "modelo de troca pura, "que exigia o rigoroso, movimento regulado de prótons e da droga em direções opostas. Contudo, a realidade desse processo segue o mantra de "a vida é uma bagunça".
Henzler-Wildman está propondo um novo modelo chamado "modelo de troca livre, "onde as combinações e direção de transporte são muito mais flexíveis com muito mais opções do que se pensava anteriormente. Eles usaram dados de ressonância magnética para visualizar esses movimentos específicos e até então desconhecidos do transportador. Em seguida, eles estudaram como exatamente o transportador responde no tubo de ensaio quando , por exemplo, é exposto a antibióticos, a fim de confirmar que funciona da maneira que as estruturas mostraram.
"Ter que retrabalhar o modelo e essencialmente reescrever o livro sobre o que sabíamos sobre os transportadores realmente mudará a maneira como pensamos, "Ela diz." Na verdade, vou dar este artigo em nosso curso de graduação de introdução porque é uma história muito boa de como ter um modelo em sua cabeça pode limitar seu pensamento e experimentos e você realmente perder coisas importantes. "
