Pesquisadores da Faculdade de Medicina da Universidade da Virgínia e seus colaboradores resolveram um thriller de décadas sobre como a E. coli e outros microrganismos são capazes de se mover.
As bactérias avançam por meio de apêndices longos e filiformes em formas de saca-rolhas que atuam como hélices improvisadas. Mas a precisão com que eles tentam isso tem confundido os cientistas, devido ao fato de que as “hélices” são fabricadas a partir de uma proteína não casada. Informações do portal science daily.
Um grupo global liderado por Edward H. Egelman da UVA, PhD, um pioneiro na área de microscopia crioeletrônica de alta tecnologia (crio-EM), desvendou o caso. Os pesquisadores usaram crio-EM e modelagem de laptop superior para expor o que nenhum microscópio convencional deveria ver: a forma peculiar dessas hélices na extensão dos átomos do homem ou da mulher.
“Embora existam modelos há 50 anos de como esses filamentos podem formar formas enroladas tão regulares, agora determinamos a estrutura desses filamentos em detalhes atômicos”, disse Egelman, do Departamento de Bioquímica e Genética Molecular da UVA. “Podemos mostrar que esses modelos estavam errados, e nosso novo entendimento ajudará a pavimentar o caminho para tecnologias que podem ser baseadas nessas hélices em miniatura”.
Projetos para ‘Supercoils’ de Bactérias
Diferentes bactérias têm um ou vários apêndices conhecidos como flagelos ou, no plural, flagelos. Um flagelo é feito de milhares de subunidades, mas todas essas subunidades são exatamente iguais. Você pode pensar que essa cauda seria reta ou, na melhor das hipóteses, um pouco flexível, mas isso deixaria as bactérias incapazes de se mover. Isso porque tais formas não podem gerar impulso. É preciso uma hélice giratória, semelhante a um saca-rolhas, para empurrar uma bactéria para a frente. Os cientistas chamam a formação dessa forma de “superenrolamento” e agora, depois de mais de 50 anos, eles entendem como as bactérias fazem isso.
Usando crio-EM, Egelman e sua equipe descobriram que a proteína que compõe o flagelo pode existir em 11 estados diferentes. É a mistura precisa desses estados que faz com que a forma de saca-rolhas se forme.
Sabe-se que a hélice nas bactérias é bem diferente das hélices semelhantes usadas por organismos unicelulares vigorosos chamados archaea. Archaea são encontrados em alguns dos ambientes mais extremos da Terra, como em piscinas de ácido quase em ebulição, no fundo do oceano e em depósitos de petróleo nas profundezas do solo.
Egelman e seus colegas usaram o crio-EM para examinar os flagelos de uma forma de archaea, Saccharolobus islandicus, e descobriram que a proteína que forma seu flagelo existe em 10 estados diferentes. Embora os detalhes fossem bem diferentes do que os pesquisadores viram nas bactérias, o resultado foi o mesmo, com os filamentos formando saca-rolhas regulares. Eles concluem que este é um exemplo de “evolução convergente” – quando a natureza chega a soluções semelhantes por meios muito diferentes. Isso mostra que, embora as hélices de bactérias e archaea sejam semelhantes em forma e função, os organismos desenvolveram essas características de forma independente.
“Assim como pássaros, morcegos e abelhas, que evoluíram independentemente asas para voar, a evolução de bactérias e arqueias convergiu em uma solução semelhante para nadar em ambos”, disse Egelman, cujo trabalho anterior de imagem o levou à Academia Nacional. das Ciências, uma das maiores honras que um cientista pode receber. “Desde que essas estruturas biológicas surgiram na Terra há bilhões de anos, os 50 anos que foram necessários para entendê-las podem não parecer tão longos”.
