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Descoberta de mecanismos moleculares e do papel do heme na biologia de bactérias pode fornecer novo alvo para antibióticos
2 de setembro de 2025, 16:24

Fonte

Instituto de Ciência de Tóquio

Publicação Original

Instituto de Ciência de Tóquio

Áreas

Bacteriologia, Biologia, Biotecnologia, Engenharia Biológica, Genética, Imunologia, Metabolismo, Microbiologia, Proteômica

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Resumo

Bactérias são microrganismos ​​que podem detectar e responder a sinais ambientais por meio de alterações em seu metabolismo, expressão gênica ou fisiologia.

O sulfeto de hidrogênio (H2S) é uma das moléculas sinalizadoras que desempenha um papel vital na sobrevivência bacteriana e na tolerância ao estresse. Em muitas espécies bacterianas, a exposição ao H2S desencadeia alterações na atividade genética, o que influencia sua resposta ao estresse oxidativo e à resistência a antibióticos. No entanto, apesar de sua importância, as maneiras pelas quais as bactérias detectam e utilizam o H2S permanecem obscuras.

Nesse contexto, uma pesquisa realizada pelo Dr. Shinji Masuda, professor do Departamento de Ciências da Vida e Tecnologia do Instituto de Ciência de Tóquio, no Japão, descobriu mecanismos moleculares pelos quais a sinalização do H2S regula a atividade genética em bactérias.

Os resultados foram publicados na revista científica Redox Biology, e trazem novos conhecimentos sobre a sinalização celular em bactérias.

Utilizando uma combinação de experimentos bioquímicos e estudos estruturais e funcionais, os pesquisadores conduziram uma análise detalhada dos fatores de transcrição (proteínas de ligação ao DNA que regulam a expressão gênica) em resposta ao H2S. Os fatores de transcrição – especificamente, SqrR presente em Rhodobacter capsulatus e YgaV na Escherichia coli — foram analisados ​​sob a presença e ausência de heme e oxigênio. O heme é um anel porfirínico com ferro, essencial em proteínas – como a hemoglobina e a mioglobina – e fundamental para o transporte de oxigênio.

A equipe de pesquisa descobriu que, quando o H2S entra na célula bacteriana, o heme ligado ao fator de transcrição catalisa uma reação que converte o H2S em uma molécula diferente, contendo enxofre, chamada polissulfeto.

Os polissulfetos são caracterizados pela presença de ligações S-S intramoleculares e são altamente reativos a proteínas. Portanto, quando o H2S é convertido em um polissulfeto, ele reage prontamente com o fator de transcrição na presença de oxigênio, formando uma ponte tetrassulfeto (S–S–S–S). Essa modificação sutil é crucial para a atividade específica do fator de transcrição em cada gene.

“O heme não apenas detecta o H2S, mas também induz uma alteração química na proteína que impacta diretamente o controle gênico, o que destaca o papel crucial do heme na sobrevivência bacteriana”, explicou o professor Shinji Masuda.

A descoberta representa um marco na ciência molecular, remodelando a compreensão do papel do heme na biologia. Embora o heme seja mais conhecido por transportar oxigênio na hemoglobina e participar da produção de energia celular, o estudo revelou como ele também pode servir como catalisador para modificações químicas precisas que regulam a expressão gênica.

“Como esse mecanismo é muito diferente de outras defesas bacterianas bem conhecidas, atacá-lo pode levar a novos antibióticos e oferecer uma nova perspectiva para minar a resistência a antibióticos”, destacou o professor.

No futuro, os pesquisadores planejam explorar se sistemas de detecção semelhantes baseados em heme operam em outras bactérias ou respondem a outras moléculas de sinalização.

A compreensão dessas vias pode revelar estratégias inteiramente novas para combater a resistência a antibióticos, um dos desafios mais urgentes da medicina moderna.

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Autores/Pesquisadores Citados

Dr. Shinji Masuda

Professor do Departamento de Ciências da Vida e Tecnologia do Instituto de Ciência de Tóquio

Instituições Citadas

Instituto de Ciência de Tóquio

Publicação

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a revista científica Redox Biology (em inglês).

Mais Informações

Acesse a notícia original completa na página do Instituto de Ciência de Tóquio (em inglês).

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