Cercetătorii din Brazilia au descoperit 45 de toxine noi produse de bacteria Salmonella
Cercetătorii de la Universitatea din São Paulo (USP) din Brazilia au identificat 45 de toxine noi generate de bacteria Salmonella, dintre care unele sunt asociate cu infecții alimentare.
Studiul a fost realizat la Centrul pentru Cercetări în Biologia Bacteriană și a Bacteriofagelor (B3 RIDC) și publicat în revista PLOS Biology. Rezultatele sugerează că aceste substanțe au un rol major în competiția dintre microorganisme pentru resurse și spațiu.
Conform cercetării, aceste toxine ar putea inspira dezvoltarea de noi antibiotice și aplicații biotehnologice în viitor, având în vedere că unele dintre ele ar putea juca un rol direct în infecțiile umane.
Pentru a explora arsenalul microscopic al acestui patogen, echipa a analizat datele genetice ale bacteriei Salmonella și sistemul său de secreție de tip VI (T6SS), un sistem care permite bacteriei să injecteze efectori, precum toxinele, în mediu sau direct în microorganismele concurente. Utilizând instrumente computaționale, echipa a analizat materialul genetic din 6.165 de mostre provenind de la 149 de serovari diferite de Salmonella enterica, identificând potențiale toxine și comparând secvențele între diferite bacterii.
Au fost identificate în total 128 de tipuri de toxine, dintre care 45 sunt foarte diferite de toxinele cunoscute până acum. „Acest rezultat sugerează că diversitatea toxinelor și antitoxinelor bacteriene la nivel mondial este foarte ridicată, cu noi variante apărând sau diverging radical de variantele cunoscute”, a explicat Robson Francisco de Souza, liderul grupului de bioinformatică de la Laboratorul de Structură și Evoluție a Proteinelor de la USP și coautor al studiului.
Moleculele identificate acționează în moduri diferite. Unele dintre ele concurează cu alte bacterii, în timp ce altele afectează celulele eucariote, inclusiv cele ale fungilor, drojdiilor, algelor și chiar mamiferelor. „Este posibil ca unele dintre ele să joace un rol direct în infecțiile umane, dar pentru a confirma această ipoteză, ar trebui să identificăm ce tulpină poartă genele care vizează eucariotele și să evaluăm experimental efectele lor asupra celulelor și infecțiilor”, a menționat cercetătorul.
Diversitatea toxinelor este reflectată și în distribuția efectelor descoperite între diferitele grupuri de Salmonella. Articolul arată că fiecare grup are o combinație unică de molecule secretate prin T6SS. Aceasta sugerează că bacteria selectează și menține efectori specifici în funcție de presiunile de mediu. „Evoluția acestor sisteme și această diversitate sunt determinate atât de recombinarea genelor, care apare frecvent pentru a genera și activa noi toxine, cât și de selecția naturală, care, într-un scenariu de conflict biologic, alimentează o cursă a înarmării între bacterii”, afirmă Souza.
Datele sugerează, de asemenea, că subgrupurile de Salmonella colectate din medii naturale au un număr mai mare de efectori decât cele prelevate de la pacienți. Acest lucru indică faptul că diversitatea toxinelor crește în contexte cu o varietate mai mare de competitori. „Aceasta se întâmplă deoarece, pe măsură ce apar noi provocări și adversari, microorganismul trebuie să dezvolte noi instrumente pentru a excela în aceste dispute pentru resurse”, explică cercetătorul.
Conform lui Souza, aceste descoperiri ar trebui să îmbunătățească înțelegerea strategiilor de competiție bacteriană și să deschidă noi oportunități pentru aplicații clinice și biotehnologice. „Este posibil să avem chiar aplicații pe care nu le putem anticipa încă”, prezice el. „Credem acest lucru deoarece unele dintre lucrările noastre anterioare au arătat că proteinele eucariote importante au avut originea în toxinele bacteriene”, adaugă el, subliniind potențialul acestor compuși în diferite contexte biologice.
Souza subliniază că domeniul este departe de a fi epuizat. „Bacterii precum Salmonella, Acinetobacter și alte organisme oferă încă oportunități pentru a înțelege rolul acestor toxine în interacțiunile ecologice”, afirmă el. „Continuăm să investim în dezvoltarea de software și de procese pentru a automatiza acest tip de analiză și a extinde investigația la noi linii, cum ar fi arheele și bacteriile mai puțin cunoscute, care prezintă chiar mai multe oportunități pentru acest tip de descoperire”, conchide el.
