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Proteína que age como relógio interno controla momento de divisão celular

Estudo mostra que produção da proteína permite que bactérias coordenem com precisão seu crescimento e desenvolvimento

A molécula sinalizadora C-DI-GMP controla a divisão celular na bactéria Calculobacter crescentus

A divisão celular em bactérias é controlada por uma espécie de mecanismo de tempo. Em duas publicações que saíram nas revistas científicas Nature Communications e PNAS, pesquisadores relatam como uma pequena molécula de sinalização inicia o “relógio”, que informa a célula sobre o momento certo para se reproduzir.

A capacidade de patógenos se multiplicarem dentro do  hospedeiro é um elemento crucial para a disseminação de infecções. A velocidade da divisão bacteriana depende muito das condições ambientais. Sob condições desfavoráveis, como a deficiência de nutrientes, as bactérias tendem a parar após a divisão e a se reproduzir mais lentamente. Mas como as bactérias sabem quando é a hora de entrar na próxima rodada da divisão celular?

Uma equipe do Biozentrum da Universidade de Basileia, liderada por Urs Jenal, identificou  um elemento para a reprodução na bactéria modelo Caulobacter crescentus: a molécula sinalizadora c-di-GMP. No estudo  publicado na revista Nature Communications, eles relatam que essa molécula inicia um mecanismo “semelhante ao relógio”, que determina se bactérias individuais se reproduzem.

 

Ainda sabemos pouco sobre por quanto tempo uma célula demora até começar um novo processo de divisão e como ela “decide” que a próxima rodada acontecerá. A molécula de sinalização c-di-GMP desempenha um papel fundamental nesse processo. “O aumento do nível de c-di-GMP coloca em ação as “engrenagens” individuais do relógio da célula, uma após a outra”, explica Jenal. “Essas enrenagens são enzimas chamadas quinases. Eles preparam a transição da célula da fase de repouso para a divisão.”

Sob condições favoráveis ​​de vida, as bactérias recém-nascidas começam a produzir a molécula sinalizadora – o que dá inicio à contagem de tempo. O nível inicialmente baixo de c-di-GMP ativa uma primeira quinase. Isso ativa a expressão de mais de 100 genes, que direcionam a célula para a divisão e aumentam a produção de c-di-GMP.

Os níveis de pico de c-di-GMP resultantes por fim  estimulam a última roda do maquinário, também uma quinase. “Com essa etapa, a célula decide replicar seu DNA e desencadear a divisão celular”, explica Jenal. “Simultaneamente, os mais de 100 genes são desligados novamente, pois são importantes apenas para a fase de transição, mas obstruem os estágios posteriores da proliferação”.

Em um estudo paralelo, publicado recentemente na revista científica  PNAS, uma equipe liderada por Tilman Schirmer, também no Biozentrum da Universidade de Basileia, descreve como o c-di-GMP ativa, no nível atômico,  a primeira engrenagem do recém-descoberto relógio.

Os pesquisadores revelaram que as partes da quinase que podem se mover são inicialmente bloqueados em uma posição fixa. A ligação do c-di-GMP reverte esse bloqueio, ativando assim a quinase para a expressão gênica. “Em nosso estudo, descobrimos um novo modo de ativação mediada por c-di-GMP”, diz Schirmer. “Mais uma vez, somos fascinados pelas diversas” estratégias “desta pequena molécula para regular processos bioquímicos”.

Parece que a regulação temporal do ciclo celular bacteriano por essa molécula sinalizadora é um mecanismo universal. Os pesquisadores assumem que esse mecanismo permite às bactérias coordenarem com precisão seu crescimento e desenvolvimento. A elucidação desse novo mecanismo também contribui para uma melhor compreensão do crescimento de patógenos bacterianos.