Uma falsa-cor micrografia eletrônica de transmissão de várias bacteriófagos anexado a uma parede celular bacteriana. Credit: Wikimedia Commons
A new genetic approach can accelerate the study of phage-microbe interactions with implications for health, agriculture, and climate.os cientistas estão continuamente à procura de novas e melhores formas de lidar com bactérias, seja para eliminar estirpes causadoras de doenças ou para modificar estirpes potencialmente benéficas., E apesar das inúmeras drogas inteligentes e ferramentas de engenharia genética que os humanos inventaram para estas tarefas, essas abordagens podem parecer desajeitadas quando comparadas com os ataques afinados travados pelos fagos – os vírus que infectam as bactérias. Phages, como outros parasitas, estão continuamente evoluindo formas de atingir e explorar a sua estirpe bacteriana específica hospedeira, e, por sua vez, as bactérias estão continuamente evoluindo meios para evitar os phages., Estas batalhas perpétuas pela sobrevivência produzem arsenais moleculares incrivelmente diversificados que os pesquisadores estão ansiosos para estudar, mas fazê-lo pode ser tedioso e trabalhoso.
para obter uma visão dessas estratégias defensivas, uma equipe liderada por cientistas de laboratório Berkeley acaba de desenvolver um método novo eficiente e barato. Como relatado em biologia PLOS, a equipe mostrou que uma combinação de três técnicas pode revelar quais os receptores bacterianos que phages exploram para infectar a célula, bem como que mecanismos celulares as bactérias usam para responder a uma infecção fagosa.,
“Apesar de quase um século de molecular de trabalho, os mecanismos subjacentes de fagos-host medicamentosas, só são conhecidos por poucos pares, onde o anfitrião é um bem estudado modelo de organismo, que podem ser cultivadas em laboratório”, disse o autor correspondente Vivek Mutalik, um cientista de pesquisa em Berkeley Lab Ambiental Genômica e Biologia de Sistemas (EGSB) Divisão. “No entanto, os fagos representam as entidades biológicas mais abundantes na terra, e devido ao seu impacto nas bactérias, eles são os principais motores dos ciclos de nutrientes ambientais, produção agrícola e saúde humana e animal., Tornou-se imperativo obter um conhecimento mais fundamental destas interacções, a fim de compreender melhor os microbiomas do planeta e desenvolver novos medicamentos, tais como vacinas à base de bactérias ou cocktails de fagos para tratar infecções resistentes aos antibióticos.”
a Brilhar uma luz sobre a “matéria escura”
A equipe da estratégia tripla, denominado com código de barras perda-de-função, e o ganho-de-função de bibliotecas, utiliza a técnica de criação de gene exclusões e também aumento da expressão do gene para identificar quais os genes, as bactérias usam para fugir a fagos., Esta informação também diz aos cientistas quais receptores os phages estão a atingir sem ter de analisar os genomas dos phages. (No entanto, os cientistas planejam adaptar a técnica para uso em vírus no futuro, para aprender ainda mais sobre sua função.)
Mutalik e os seus colegas testaram o seu método em duas estirpes de E. coli que se sabe serem visadas por 14 phagens geneticamente diversas., Seus resultados confirmaram que o método funciona sem problemas, revelando rapidamente o mesmo conjunto de receptores FAG que haviam sido previamente identificados através de décadas de pesquisa, e também forneceu novos hits que foram perdidos em estudos anteriores.
an artistic rendering of phages. Crédito: Antara Mutalik
de acordo com Mutalik, a abordagem também pode ser ampliada para avaliar simultaneamente as relações de fago para centenas de bactérias amostradas de diversos ambientes., Isso tornará muito mais fácil para os cientistas estudar a “matéria escura” biológica do planeta, que se refere aos microorganismos inculturáveis e, portanto, mal compreendidos que abundam em muitos ambientes. De fato, estima-se que 99% de todos os microorganismos vivos não podem ser cultivados em laboratório.a abordagem da equipe também representa uma oportunidade de padronizar os recursos genéticos utilizados na pesquisa de FAG, que sempre foi um processo ad hoc e altamente variável, e criar reagentes e conjuntos de dados sharable.,
“The role of phages is a huge’ known-unknown, ‘ as we know there are phages everywhere, but hardly know anything more. Por exemplo, entendemos menos de 10% dos genes codificados em genomas fagosos previamente sequenciados”, disse Mutalik. “Agora que finalmente temos uma ferramenta simplificada para olhar para os phages, há muitas perguntas emocionantes que podemos começar a responder e uma oportunidade de fazer a diferença no mundo.,”
This work was led by Mutalik and fellow EGSB scientists Adam Arkin and Adam Deutschbauer at Berkeley Lab, in collaboration with researchers at UC Berkeley and Evergreen State College. A pesquisa foi financiada pelo Programa de Microbiologia do Instituto inovador de Genômica e pela ENIGMA, um programa de área de foco científico liderado pelo Laboratório Berkeley e apoiado pelo escritório de ciência do DOE.
