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Armas ocultas das bactérias: como as proteínas efetoras manipulam as células hospedeiras?
Com o avanço da bacteriologia e da biologia molecular, os cientistas têm gradualmente desvendado o mistério dos efetores bacterianos. Essas proteínas efetoras são as “armas secretas” entregues pelas bactérias patogênicas às células hospedeiras através do sistema de secreção e desempenham um papel crucial no processo de infecção bacteriana.
As proteínas efetoras geralmente ajudam os patógenos a invadir os tecidos do hospedeiro, suprimir o sistema imunológico ou aumentar a capacidade de sobrevivência do patógeno.
Muitas bactérias patogênicas são capazes de secretar proteínas efetoras, mas as quantidades exatas são desconhecidas para a maioria das espécies. Quando os genomas dos patógenos são sequenciados, as proteínas efetoras podem ser previstas com base nas semelhanças das sequências proteicas, mas essas previsões nem sempre são precisas. Mais importante ainda, é muito difícil provar experimentalmente que uma proteína efetora prevista é realmente secretada na célula hospedeira devido à quantidade insignificante de cada proteína efetora.
Tomemos como exemplo a E. coli patogênica. Pesquisas mostram que a bactéria pode ter mais de 60 proteínas efetoras, mas apenas 39 foram confirmadas para entrar com sucesso nas células Caco-2 humanas. Mesmo dentro da mesma espécie bacteriana, diferentes cepas geralmente possuem diferentes combinações de proteínas efetoras. Por exemplo, a bactéria fitopatogênica Pseudomonas aeruginosa possui 14 proteínas efetoras, mas o número de proteínas efetoras encontradas em múltiplas cepas diferentes chega a quase 150.
O mecanismo de ação das proteínas efetoras
A diversidade de proteínas efetoras permite que elas influenciem muitos processos dentro da célula hospedeira. Por exemplo, as proteínas efetoras T3SS de Escherichia coli patogênica, Shigella, Salmonella e Yersinia pestis são capazes de modular a dinâmica da actina das células hospedeiras e promover sua ligação ou invasão. Eles também podem interromper o tráfico endocítico, prevenir a fagocitose e modular as vias apoptóticas e as respostas imunes do hospedeiro.
Depois que os patógenos entram nas células hospedeiras, eles usarão a via da endocitose para sobreviver, e algumas bactérias podem até alterar o processo de apoptose.
Por exemplo, os fagócitos são células do sistema imunológico que reconhecem e "engolem" bactérias. Essas células podem reconhecer bactérias diretamente por meio de algo chamado receptor necrófago A, ou indiretamente por meio de anticorpos e proteínas do complemento. Salmonella e Shigella internas usam interferência no tráfico endolisossomal para escapar da fagocitose e sobreviver dentro da célula hospedeira. A Yersinia pestis, por outro lado, bloqueia esse processo ao inibir a reorganização do citoesqueleto.
Durante o processo de transporte endocítico, as bactérias Salmonella promovem a formação de si mesmas envoltas em "cistos de Salmonella" (SCVs) e, à medida que os SCVs amadurecem, elas se movem para o centro organizador dos microtúbulos para promover ainda mais a sobrevivência bacteriana. Enquanto isso, Shigella evita o sistema endolisossomal lisando rapidamente o cisto.
Além de afetar a fagocitose e o transporte endocítico, as proteínas efetoras de alguns patógenos também podem interferir na via secretora das células hospedeiras. Por exemplo, a proteína efetora EspG de Escherichia coli enteropatogênica pode reduzir a secreção de interleucina-8 nas células hospedeiras, afetando assim a resposta imune. Esta proteína efetora, como outras proteínas efetoras, tem um forte efeito inibitório no sistema imunológico do hospedeiro.
Muitas bactérias patogênicas desenvolveram mecanismos para prevenir a apoptose das células hospedeiras, a fim de manter seu ambiente de vida.
Por exemplo, as proteínas efetoras NleH e NleF da Escherichia coli enteropatogênica previnem a apoptose da célula hospedeira. Além disso, as proteínas efetoras de Shigella IpgD e OspG também têm funções semelhantes. Estas proteínas efetoras podem impedir que as células hospedeiras sofram uma resposta apoptótica, interferindo na via do NF-kB. Embora muitas proteínas efetoras desempenhem um papel fundamental na resistência à morte da célula hospedeira, algumas proteínas efetoras induzem a morte celular, como o papel das proteínas efetoras EHEC EspF, EspH e Cif.
Meios de resposta anti-imune
Bactérias patogênicas escapam da resposta imune do hospedeiro de várias maneiras, um dos principais meios é interferir na via de sinalização do NF-kB nas células hospedeiras. Uma variedade de proteínas efetoras pode inibir efetivamente a ativação da via do NF-kB. Por exemplo, a proteína efetora NleC da Escherichia coli enteropatogênica previne a produção de IL-8 pela clivagem de componentes do NF-kB. Da mesma forma, YopE e YopP de Yersinia pestis previnem a ativação de NF-kB, que desempenha um papel importante na prevenção de respostas inflamatórias.
Com o estudo aprofundado das proteínas efetoras bacterianas, temos uma compreensão mais abrangente do seu papel na infecção patogênica. Irá isto mudar a forma como pensamos sobre o tratamento de doenças infecciosas no futuro?
