Algumas bactérias intestinais têm um superpoder - elas podem reanimar vírus adormecidos à espreita em outros micróbios.
“Esse despertar viral desencadeia infecções completas que destroem as células portadoras de vírus”, diz o laboratório do Howard Hughes Medical Institute. A pesquisa de Emily Balskus foi publicada na revista Nature em 23 de fevereiro de 2022. Uma molécula misteriosa chamada colibactina pode despertar vírus assassinos de um estado adormecido.
“Os micróbios geralmente geram compostos nocivos, mas entre essas armas químicas, a colibactina parece incomum”, diz Emily Balskus, bióloga química da Universidade de Harvard. Ela explica que a colibactina não mata diretamente os organismos-alvo, mas altera as células microbianas, ativando vírus latentes e mortais escondidos nos genomas de algumas bactérias.
As pessoas há muito estudam os poderosos compostos que os micróbios produzem. "Sabemos muito sobre suas propriedades químicas, as purificamos em laboratório e as usamos como remédios, inclusive na forma de antibióticos", diz Breck Duerkop, que estuda vírus bacterianos na Faculdade de Medicina da Universidade do Colorado.
Os cientistas sabem há anos que a colibactina pode causar estragos nas células humanas. Pesquisas de Balskus e muitos outros mostraram que o composto danifica o DNA, o que pode levar ao câncer colorretal. Mas estabelecer a ligação entre esse composto e a doença acabou sendo um processo interessante.
Em 2006, uma equipe francesa relatou que células de mamíferos que encontraram a bactéria intestinal E. coli sofreram danos fatais em seu DNA. Os pesquisadores ligaram esse dano a um conjunto de genes de E.coli que codificam a maquinaria para construir uma molécula complexa chamada colibactina. É extremamente difícil de estudar porque os cientistas não conseguiram isolá-lo de E.coli que a produzem.
Nos últimos 10 anos, a equipe da Dra. Emily Balskus tem pesquisado a colibactina estudando a maquinaria microbiana que a produz. Eles foram capazes de isolar a estrutura da colibactina, descobriram que ela danifica o DNA ao formar as ligações erradas na dupla hélice. Complementando esse trabalho, outros cientistas descobriram uma ligação definitiva com o câncer - as impressões digitais distintas da molécula apareceram em genes conhecidos por estimular o crescimento de tumores colorretais.
Emily Balskus
A pesquisa de Balskus sobre a molécula de colibactina continuou em meio à pandemia de COVID-19. Como muitos outros laboratórios, o dela teve que reorganizar as coisas para reduzir o contato físico entre os pesquisadores. Como parte da confusão, o Dr. Justin Silpe e o estudante de pós-graduação Joel Wong acabaram colaborando pela primeira vez, discutindo como a colibactina afeta outros micróbios no intestino.
No início, Silpe e Wong não tinham certeza se a colibactina, uma molécula tão grande e instável, poderia entrar em células bacterianas para danificar seu DNA. Eles então levantaram a hipótese de que um terceiro, vírus infectando bactérias, poderia estar envolvido. Esses vírus podem se inserir no DNA das bactérias e ficar quietos à espreita. Uma vez acionados, eles causam uma infecção que detona a célula como uma mina.
Quando os pesquisadores aumentaram a produção de colibactina, juntamente com bactérias portadoras de vírus latentes, eles descobriram que o número de partículas de vírus aumentou e o crescimento de muitas bactérias contendo vírus diminuiu. Isso sugere que a molécula desencadeou um influxo de ativa, matando infecções celulares. A colibactina entrou nas bactérias e danificou seu DNA. Esse dano é como um alerta celular para vírus.
Muitos dos micróbios pareciam equipados para se proteger contra a colibactina.
O laboratório de Balskus identificou um gene de resistência que codifica uma proteína que neutraliza o composto em uma ampla variedade de bactérias. Embora a colibactina tenha claramente um lado perigoso, pode servir como mais do que apenas uma arma letal. Por exemplo, danos no DNA e vírus despertados também podem induzir alterações genéticas em vez de morte em bactérias vizinhas, potencialmente beneficiando os produtores de colibactina.
As descobertas da equipe de Balskus sugerem que o câncer pode ser um dano colateral causado por bactérias produtoras de colibactina. "Sempre suspeitamos que as bactérias produziam essa toxina para atingir outras bactérias de alguma forma. Não fazia sentido evolucionário que eles o adquirissem para atingir células humanas”, acrescenta ela.
Balskus planeja estudar como o composto altera a comunidade de micróbios no intestino - que desaparecem e que prosperam após a exposição à molécula.
“A chave para prevenir o câncer pode estar na compreensão dos efeitos que a colibactina tem na comunidade microbiana e como sua produção é controlada”, acredita o cientista.
