Você sabe como as bactérias de E. coli se adaptam sob estresse?

Recentemente, pesquisadores da Universidade da Califórnia em San Diego desenvolveram um modo de escala genômica. Este modelo, pode prever com precisão como as bactérias E. coli respondem à alteração de temperatura e às mutações genéticas. Com o objetivo de fornecer uma compreensão abrangente em nível de sistema de como as células se adaptam sob estresse ambiental, este trabalho pode ser aplicado em medicina de precisão.

"Tendo em mente o objetivo de ter controle total sobre as células vivas, temos que compreender os sistemas essenciais pelos quais eles sobrevivem e se ajustam rapidamente às situações em evolução." disse Ke Chen, um cientista de pós-doutorado na UC San Diego e o primeiro autor deste estudo.

O principal padrão por trás deste trabalho é que os ajustes na terra causam mudanças na estrutura da proteína de uma célula. Por exemplo, temperaturas mais altas desestabilizariam as partículas de proteína. O novo modelo computacional em escala genômica, chamado FoldME, prevê como as células de E. coli reagem ao estresse de temperatura e depois realocam seus ativos para estabilizar as proteínas. "Quanto mais as proteínas se desestabilizam, mais recursos são dedicados a reequilibrá-los, tornando os recursos menos acessíveis para o desenvolvimento e outras funções celulares". Palsson esclareceu.

Para construir FoldME, o grupo inicialmente cumpriu as estruturas de todas as moléculas de proteína em células de E. coli e, em seguida, incorporou essas informações em modelos de escala de genoma existentes de metabolismo e expressão de proteína para E. coli. Então, eles descobriram um perfil biofísico que representa quão bem cada proteína se dobra a diferentes temperaturas. Como as proteínas normalmente requerem pequenas moléculas chamadas chaperonas para ajudá-las a se dobrarem quando a temperatura está alta, os cientistas também fundiram as dobras assistidas por chaperonas reagindo ao modelo. Nesse momento, eles definiram o modelo para aumentar a taxa de desenvolvimento das células.

FoldME precisamente reencenou a reação das células de E. coli apesar de uma ampla extensão de temperatura e forneceu informações detalhadas sobre as estratégias que eles usaram para ajustar a cada temperatura única. As previsões do modelo foram consistentes com descobertas experimentais. Por exemplo, imitou com precisão as variações na taxa de crescimento das células de E. coli a diferentes temperaturas. FoldME também demonstrou que as células de E. coli consomem um tipo diferente de açúcar em alta temperatura.

O modelo avaliou adicionalmente como as mutações em um único gene afetam a resposta das células de E. coli ao estresse. Outro ponto importante deste trabalho é que ele apresenta a função reguladora em nível de sistema da rede de acompanhantes.

"Utilizando cálculos de primeiro padrão, podemos obter uma compreensão profunda de como vários eventos de dobramento de proteínas, regulação de acompanhantes e outras respostas intracelulares, todos cooperam para capacitar a célula a reagir a ansiedades ecológicas e hereditárias". Chen disse.

Os passos a seguir, de acordo com os pesquisadores, são explorar como as bactérias se adaptam a temperaturas mais altas. E os processos de adaptação de outras bactérias causadoras de doenças - como M. tuberculosis sob estresse também são necessários para serem estudados.