A ameaça cada vez maior de "superbactérias" - cepas de bactérias patogênicas que são imunes aos antibióticos que subjugaram suas gerações anteriores - forçou a comunidade médica a procurar armas bactericidas fora do reino das drogas tradicionais. Um candidato promissor é o peptídeo antimicrobiano (AMP), uma das defesas menos conhecidas da Mãe Natureza contra infecções, que mata um patógeno criando, então expandindo, poros de tamanho nanométrico na membrana celular até que estourou. Contudo, antes que este fenômeno possa ser explorado como uma terapia médica, os pesquisadores precisam entender melhor como os AMPs e as membranas interagem em nível molecular.
Usando uma nova técnica de imagem, uma equipe de pesquisa liderada pelo Laboratório Físico Nacional do Reino Unido (NPL) está ajudando a adquirir uma visão muito necessária sobre os processos físicos e químicos fundamentais que ocorrem quando os AMPs se ligam às membranas e formam poros nelas. A líder da equipe Paulina D. Rakowska discutirá os aspectos mais recentes deste trabalho durante o AVS 60th International Symposium &Exhibition, que será realizada de 27 de outubro a novembro. 1, 2013, em Long Beach, Na Califórnia
Observar a formação de poros em membranas de células vivas por AMPs que ocorrem naturalmente é difícil porque os pesquisadores não têm controle sobre as etapas do processo complexo. Em muitos casos, as membranas da célula alvo vazam, inchar e romper antes que os poros individuais possam se expandir o suficiente para serem examinados. Rakowska e seus colegas superaram esse obstáculo combinando imagens em nanoescala por meio de dois sistemas diferentes, simulação de computador, um AMP feito do zero (de novo), e bicamadas lipídicas fixadas a uma superfície sólida (conhecidas como bicamadas lipídicas suportadas ou SLB).
Com a capacidade de testar especificamente onde e como o peptídeo de novo se liga ao SLB, o processo de formação de poros está aberto à observação direta. A microscopia de força atômica (AFM) fornece imagens topográficas (estruturais) da membrana tratada com peptídeo, enquanto a análise química é feita com espectroscopia de massa de íons secundários em nanoescala de alta resolução (NanoSIMS).
"Os dados das imagens AFM sugerem que as membranas mudam como resultado da ação do peptídeo e da formação de poros, "Rakowska diz." Imagens NanoSIMS realizadas nas mesmas amostras revelam a localização precisa das moléculas de peptídeo dentro das membranas. "
Rakowska diz que essas observações fornecem a primeira evidência física e visual da expansão dos poros antimicrobianos da escala de nano a micrômetro até o ponto de desintegração completa da membrana. "Podemos agora postular o mecanismo pelo qual isso ocorre, "ela explica." Acreditamos que os primeiros AMPs que se ligam à membrana 'recrutam' ativamente outros para fazer o mesmo, resultando na formação de vários pequenos poros. À medida que esses poros se expandem, eles eventualmente levam à desintegração da membrana e morte celular. "
A equipe de pesquisa inclui cientistas do NPL, o London Centre for Nanotechnology, University College London, a Universidade de Oxford, a Universidade de Edimburgo, Freie University Berlin e IBM. A última publicação da equipe, "Imagens em nanoescala revelam poros antimicrobianos que se expandem lateralmente em bicamadas lipídicas, "apareceu recentemente no Proceedings of the National Academy of Sciences USA.
