Por bilhões de anos, vírus e bactérias estiveram presos em uma corrida armamentista sem fim, e isso fez com que um predador evoluísse “uma cauda monstruosa”.
Com informações de Science Alert.
O vírus devorador de bactérias, ou bacteriófago, é oficialmente chamado de P74-26, embora seja mais coloquialmente conhecido como o vírus ‘Rapunzel’ .
Como os cachos absurdamente longos da princesa dos contos de fadas, o ‘rabo de cavalo’ do patógeno se destaca na multidão de seus pares.
Com quase um micrômetro de comprimento, o apêndice é 10 vezes mais longo que a maioria dos outros bacteriófagos.
Na verdade, ele tem a cauda mais longa de qualquer vírus conhecido e, estranhamente, o mais estável também.
De acordo com uma nova pesquisa, esse apêndice impressionante é provavelmente o que permite ao vírus Rapunzel encontrar e perfurar uma das bactérias mais resistentes da Terra e em um dos ambientes mais inóspitos.
Em fontes termais borbulhantes que atingem temperaturas bem acima de 77 °C (170 °F), o vírus Rapunzel vive infectando a bactéria Thermus thermophilus e usa o maquinário da outra célula para se reproduzir e se multiplicar.
Juntando muitas imagens da cauda do vírus em vários pontos de sua construção, os cientistas conseguiram desvendar sua estrutura única. As simulações de computador elucidaram ainda mais a “rede altamente entrelaçada de interações” que se coordenam para construir essa sonda impressionantemente longa.
“Usamos uma técnica chamada microscopia crioeletrônica, que é um enorme microscópio que nos permite tirar milhares de imagens e filmes curtos com uma ampliação muito alta”, explica a microbiologista Emily Agnello, da Chan Medical School da Universidade de Massachusetts (UMass).
“Ao tirar muitas fotos dos tubos da cauda do fago e empilhá-las, conseguimos descobrir exatamente como os blocos de construção se encaixam”.
As caudas dos bacteriófagos vêm em uma variedade de comprimentos e estilos: algumas longas, algumas elásticas, algumas curtas e outras rígidas. Essas ‘máquinas’ moleculares evoluíram para reconhecer células hospedeiras bacterianas específicas antes de penetrá-las e, em seguida, entregar seu genoma ao citoplasma para replicação.
Dada a natureza de fechadura e chave desse ataque, há uma grande diversidade de caudas entre os bacteriófagos, que são encontrados em praticamente todos os habitats da Terra. Mas exatamente como essas caudas diferem?
Até o momento, os cientistas caracterizaram muito poucas interações fago-hospedeiro, e agora que a resistência a antibióticos é uma ameaça crescente à saúde humana, os especialistas estão se voltando para os fagos em busca de ideias sobre como derrotar as superbactérias.
Por exemplo, a cauda do vírus Rapunzel parece ser uma grande ameaça para as bactérias por causa de como seus blocos de construção se encaixam e se acumulam.
Apesar de seu tamanho, a cauda do vírus conta com metade do número de blocos de construção de outros bacteriófagos, dizem os pesquisadores, e isso parece fazer toda a diferença.
“Achamos que o que aconteceu é que algum vírus antigo fundiu seus blocos de construção em uma proteína”, diz o bioquímico Brian Kelch, da UMass.
“Imagine dois pequenos tijolos de Lego fundidos em um grande tijolo sem costuras. Essa cauda longa é construída com blocos de construção maiores e mais resistentes. Achamos que isso poderia estabilizar a cauda em altas temperaturas.”
Essas subunidades extra-resistentes se acumulam com um mecanismo semelhante a uma ‘bola e soquete’ semelhante aos tijolos de Lego, que têm um lado cravejado e o outro embolsado.
Nos vírus, cada um desses blocos de construção tem uma forma semelhante a um anel, o que significa que toda a cauda forma um tubo oco quando concluída. Este é o canal pelo qual o vírus envia seu genoma depois de penetrar em uma célula bacteriana.
“Nossa pesquisa descobriu que esses blocos de construção podem mudar de forma ou conformação à medida que se juntam”, diz Agnello.
“Esse comportamento de mudança de forma é importante para permitir que os blocos de construção se encaixem e formem a estrutura correta do tubo traseiro”.
A cauda do vírus Rapunzel é excepcionalmente longa, o que parece dar a ele um poder extra para travar e penetrar nas bactérias. Ao mesmo tempo, no entanto, esse comprimento absoluto significa que há mais chances de a montagem da cauda dar errado.
Os pesquisadores acham que deve haver mecanismos internos que mantêm a cauda em desenvolvimento no caminho certo, e esses mecanismos provavelmente são compartilhados com outros fagos.
Entender como eles funcionam pode um dia ajudar os cientistas a criar tratamentos melhores na luta contra bactérias mortais.
“Acredito que estudar coisas únicas e interessantes pode levar a descobertas e aplicações que ainda não podemos imaginar”, diz Agnello.
Agora que eles sabem como a cauda do vírus se forma, os pesquisadores planejam alterar geneticamente seu comprimento para ver como isso pode mudar suas interações com as bactérias.
Não importa o resultado, esses experimentos certamente nos ensinarão algo novo.
O estudo foi publicado no Journal of Biological Chemistry.
