Notícia com publicação científica
Bactérias no microbioma humano raramente realizam atualizações de imunidade
A função CRISPR das bactérias intestinais pode ser acionada com baixa frequência, de até uma vez a cada três anos
kjpargeter via Freepik
30 de dezembro de 2024, 11:09

Fonte

Anne Trafton, MIT News

Publicação Original

Instituto de Tecnologia de Massachusetts

Áreas

Bacteriologia, Biologia, Engenharia Biológica, Genética, Genômica, Imunologia, Microbiologia

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Resumo

A integridade de bactérias intestinais, que desempenham funções importantes no microbioma humano, é mantida por sistemas de defesa com função CRISPR, que reconhece, edita e incorpora fragmentos do DNA de vírus invasores.

Pesquisadores compararam a dinâmica de uso da função CRISPR em bactérias em laboratório e em amostra do microbioma. Eles verificaram que as bactérias do microbioma atualizam suas defesas, usando a função CRISPR, com uma frequência de até uma vez a cada três anos, enquanto, em laboratório, as bactérias podem realizar essa atualização até uma vez por dia.

Foco do Estudo

Compreender melhor como as bactérias do microbioma humano se defendem de vírus agressivos

Por que é importante?

O microbioma humano possui  milhares de espécies de ‘bactérias do bem’, que ajudam a manter a saúde em diversas frentes.

Porém essas bactérias são susceptíveis a infecções por bacteriófagos, vírus que atacam as bactérias. Mas elas podem se defender reconhecendo e ‘editando’ o DNA viral, usando a função CRISPR.

Compreender como as bactérias do microbioma humano se defendem de vírus agressivos pode ajudar a evitar ou curar doenças relacionadas ao trato digestório.

Estudo

Em um estudo recente realizado por cientistas do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) e do Google, nos EUA, e também da Universidade Nacional de Singapura e da Universidade Tecnológica de Nanyang, em Singapura, trouxe novos conhecimentos sobre como as bactérias no microbioma intestinal adaptam suas defesas CRISPR à medida que encontram novas ameaças.

Nas bactérias, a função CRISPR serve como uma resposta imunológica de memória: quando as bactérias encontram o DNA viral, elas podem incorporar parte dessa sequência – os chamados espaçadores – no seu próprio DNA. Depois, se o vírus for encontrado novamente, essa sequência produz um RNA guia que comanda uma enzima chamada Cas9 para cortar o DNA viral, prevenindo a infecção.

Uma única célula bacteriana pode transportar mais de 200 espaçadores (os fragmentos do DNA viral incorporado), que também podem ser transmitidos aos descendentes ou compartilhados com outras células bacterianas.

Então, os pesquisadores analisaram como as sequências CRISPR mudaram ao longo do tempo em dois conjuntos de dados diferentes obtidos pelo sequenciamento de micróbios do trato digestório humano.

Um desses conjuntos de dados continha 6.275 sequências genômicas representando 52 espécies bacterianas, e o outro continha 388 ‘metagenomas’ longitudinais, ou seja, sequências de muitos micróbios encontrados em uma amostra retirada de quatro pessoas saudáveis.

O estudo foi publicado na revista científica Cell Genomics.

Estávamos interessados ​​em saber a rapidez com que este sistema CRISPR altera os seus espaçadores, especificamente no microbioma intestinal, para compreender melhor as interações entre bactérias e vírus dentro do nosso corpo. Queríamos identificar os principais parâmetros que afetam a escala de tempo da atualização da imunidade

Dra. An-Ni Zhang, ex-pós-doutoranda do MIT e professora na Universidade Tecnológica de Nanyang

Resultados

Os pesquisadores descobriram que, embora bactérias cultivadas em laboratório possam incorporar novas sequências de reconhecimento viral com uma frequência de até uma vez por dia, as bactérias que vivem no intestino humano adicionam novas sequências a um ritmo muito mais lento – em média, uma vez a cada três anos.

As descobertas sugerem que o próprio ambiente do trato digestório oferece muito menos oportunidades para bactérias e bacteriófagos interagirem do que no laboratório, de modo que as bactérias não precisam atualizar suas defesas CRISPR com muita frequência.

Essa descoberta é significativa porque usamos terapias baseadas em microbiomas, como o transplante de microbiota fecal, para ajudar a tratar algumas doenças, mas a eficácia é inconsistente porque novos micróbios nem sempre sobrevivem nos pacientes. Aprender sobre as defesas microbianas contra os vírus nos ajuda a entender o que torna a comunidade microbiana forte e saudável

Dra. An-Ni Zhang, ex-pós-doutoranda do MIT e professora na Universidade Tecnológica de Nanyang

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Autores/Pesquisadores Citados

Dra. An-Ni Zhang

Professora na Universidade Tecnológica de Nanyang

Publicação

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a revista científica Cell Genomics (em inglês).

Mais Informações

Acesse a notícia original completa na página do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (em inglês).

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