Archive for April, 2011


Na página 10 da revista Scientific American Brasil do mês Maio de 2011 (ANO Nove; Nº108) encontra-se o texto “Partilhar e Compartilhar”. Abaixo, segue a reportagem digitada.

Partilhar e Compartilhar

Bactérias trocam genes com seus vizinhos mais frequentemente que os pesquisadores pensavam

Bactérias e arqueias – conhecidas pelo nome de procariotas – vivem de modo geral em toda parte, dividindo-se alegremente em lugares que vão do ácido estomacal a respiradouros em alto-mar.

Elas conseguem se dar bem em tantos lugares tão diferentes porque seus genomas são incrivelmente flexíveis: eles se alteram, perdem e duplicam genes quase à vontade. Cientistas reconheceram há muito que procariotas também adquirem genes de seus vizinhos (prerrogativa que contribuiu para resistência a antibióticos). Mas se considerava que esse método de adquirir novo DNA, chamado transferência horizontal de genes, fosse relativamente raro e ocorresse apenas sob fortes pressões no ambiente, como exposição a poderosos antibióticos.

Um estudo recente em PLoS Genetics descobriu, ao contrário, que procariotas adquirem genes de microorganismos vizinhos com frequência. Essa transferência ocorre quando um indivíduo obtém informação genética de outro via uma ponte ou um vírus e se dá até quando dois procariotas são de espécies diferentes.

Ao compilar um banco de dados de 110 diferentes genomas procariotas, Todd J. Treangen e Eduardo P. C. Rocha, do Instituto Pasteur em Paris, calcularam o número de genes adquiridos através de transferência horizontal de genes. Eles sabiam que genes que evoluem dentro do próprio genoma procariota muitas vezes se localizam perto de genes semelhantes e têm funções semelhantes em genes existentes. Genes que chegam via transferência horizontal, no entanto, aparecem aleatoriamente ao longo de todo o genoma e com frequência têm funções radicalmente diferentes. Ao rastrear esses dois principais indicadores Treangen e Rocha calcularam que procariotas que eles estudaram adquiriram entre 88% e 99% de novos genes por transferência horizontal.

-Carrie Arnold”

Há também nessa mesma edição, das páginas 52 a 59, uma reportagem sobre bactérias. A reportagem trata sobre os riscos de uma enorme variedade de infecções bacterianas devido aos novos padrões de resistência aos antibióticos.

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Na página 10 da revista Scientific American Brasil do mês Maio de 2011 (ANO Nove; Nº108) encontra-se o texto “Vencendo a Dengue pela Esperteza”. Abaixo, segue a reportagem digitada.

Vencendo a Dengue pela Esperteza

Por que vacinar mosquitos, e não pacientes

Logo ao nascer do sol, no início de janeiro passado, uma van de entregas rodava por uma rua de subúrbio em Queensland, na Austrália. Transportava tubos com mosquitos da dengue, doença parecida com a gripe que ataca entre 50 milhões e 100 milhões de pessoas ao ano, no mundo inteiro. Ocupantes do veículo faziam paradas a cada quatro casas e liberavam 40 mosquitos no ambiente. Ao final de uma semana, haviam liberado 6 mil insetos e até o início de março chegaram a 72 mil.

À primeira vista pode parecer bioterrorismo. Mas, na realidade, esta é uma nova forma de controle biológico de insetos. Scott O’Neill, da University of Queensland, e seus colegas estão testando um novo método de reduzir a propagação da dengue, um pesadelo crescente nos trópicos que agora apareceu nos Estados Unidos. Ainda que quase sempre não seja fatal, a dengue pode levar pacientes para o hospital. E ela não tem cura nem vacina.

A estratégia inovadora de O’Neill é vacinar os mosquitos em vez de pacientes. Em seu laboratório, com a ajuda de um microscópio funcionários injetam a bactéria Wolbachia pipientis, inofensiva para humanos e comum entre insetos, em ovos de mosquitos Aedes aegypti, principal transmissor da dengue. O’Neill descobriu que a Wolbachia torna o A. aegypti imune ao transmissor da dengue. E toda a descendência do mosquito inoculado herda essa imunidade

O método de O’Neill, não vinculado a modificação genética, contrasta com os esforços para controle da dengue que ganharam manchetes no fim do ano passado. Em dezembro, a companhia britânica de tecnologia Oxitec liberou, na Malásia, 6 mil mosquitos machos geneticamente modificados, para espanto de alguns grupos que manifestaram preocupação com possíveis efeitos de insetos GM em humanos e ecossistemas. Os resultados para a Malásia ainda não etão disponíveis. Mas Luke Alphey, cientista-chefe e fundador da Oxitec, prevê que uma liberação anterior de 3,3 milhões de mosquitos na Ilha da Grande Caimã resultou em redução de 80% na quantidade de Aedes aegypti. E isso porque muitas fêmeas se acasalaram com parceiros tornados geneticamente inférteis.

Os resultados obtidos por O’Neill também são promissores. Testes iniciais demonstraram que cerca de 25% das larvas na população vivendo na Natureza estavam infectadas com Wolbachia. Em fins deste mês de maio, quando termina a estação úmida na Austrália, ele espera alcançar a meta de seu experimento: demonstrar que a Wolbachia consegue invadir uma população de A. aegypti na Natureza. Em caso positivo, ele espera iniciar uma tentativa semelhante no Vietnã no início do verão boreal.

-Rebecca Coffey”

Há também nessa mesma edição, das páginas 52 a 59, uma reportagem sobre bactérias. A reportagem trata sobre os riscos de uma enorme variedade de infecções bacterianas devido aos novos padrões de resistência aos antibióticos.

PAREDE CELULAR

As bactérias possuem uma espessa (rígida) parede celular que mantém a integridade da célula e determina sua forma característica. Como o citoplasma das bactérias contém uma alta concentração de substâncias dissolvidas, elas (as bactérias) geralmente se encontram em um estado hipotônico em relação ao meio em que se encontram. Por esse motivo existe uma tendência natural de a água fluir para o interior da célula, e sem a parede celular a célula bacteriana seria invadida pela água e sofreria lise (literalmente estouraria – lise osmótica). É possível demonstrar isso usando enzimas que degradam a parede celular restando apenas um protoplasto (célula cuja parede celular foi removida).

O componente principal da parede celular, que também é responsável pela sua rigidez, é o peptidoglicano (ou mureína). Esse composto possui uma grande massa molecular e seus monômeros são os que seguem: N-acetilglucosamina, ácido N-acetilmurâmico e uma pequena cadeia peptídica. Esta última possui em sua estrutura os aminoácidos L-alanina, D-alanina, ácido D-glutâmico podendo também conter L-lisina ou então ácido diaminopimélico. Este último é um raro aminoácido que só é encontrado na parede celular de seres procariontes.

As moléculas formadoras do peptidoglicano são sintetizadas no interior da célula e são transportadas pela membrana plasmática através do fosfolipídio bactoprenol-fosfato antes de se tornarem membros da estrutura da parede celular. Enzimas chamadas transpeptidases então ligam covalentemente as cadeias peptídicas umas às outras formando uma cadeia complexa. É a forma cruzada da ligação entre os compostos que formam a parede celular que dá à mesma sua força e resistência mecânica. Alguns antibióticos inibem a síntese da parede celular da célula; antibióticos baseados no anel β-lactâmico como a penicilina inibem as transpeptidases, enfraquecendo a parede celular, enquanto a bacitracina atinge o transporte dos precursores do peptidoglicano (que “caminham” em direção ao exterior da célula). Apesar de todas as bactérias (salvo algumas exceções) possuírem uma parede celular formada por peptidoglicano, existem dois grupos distintos quanto a sua forma de estrutura. Esses grupos são conhecidos por: bactérias Gram-positivas e bactérias Gram-negativas. O nome Gram provém do cientista Christian Gram, que no século XIX desenvolveu uma técnica de coloração rápida que poderia diferenciar bactérias pertencentes a um dos dois tipos básicos.

MÉTODO DE GRAM

Esquema da parede celular de uma célula Gram-positiva. É possível observar a camada espessa de peptidoglicano e as ligações feitas pelos ácidos teicóicos na parede ou na membrana plasmática (HOGG, Stuart, ESSENTIAL MICROBIOLOGY, 2005).

O método consiste em uma sequência do uso de corantes biológicos. Esses corantes são formados (em sua constituição molecular) por dois grupos: O que dá a coloração e o que é ionizado e reage com as estruturas do ser a ser estudado.

A princípio é adicionado um corante chamado cristal violeta e então se adiciona Iodo (que exerce função de mordente – funciona como um fixador). É adicionado então álcool (para dissolver a tintura e os lipídios dos compostos bacterianos) ao sistema e um número de células sobrevive ao tratamento, sendo que algumas delas ficam descoloridas. Para tingir as células que não foram afetadas em sua coloração pelo corante violeta é então inserido um contra-corante (safranina – ou vermelho básico 2) que é mais fraco que o corante principal e tingirá apenas as células que foram descoloridas durante a adição de álcool ao sistema. Aquelas que são tingidas de violeta são denominadas bactérias Gram-positivas e aquelas que não são tingidas pelo corante violeta são denominadas Gram-negativas.

Mesmo que o sistema de coloração de Gram fosse útil durante todos esses anos, o princípio pelo qual ele agia só foi descoberto após o desenvolvimento da microscopia eletrônica, que pôde explicar no nível de estruturas celulares moleculares como o processo ocorria.

BACTÉRIAS GRAM-POSITIVAS

Células Gram-positivas possuem uma parede relativamente simples em estrutura, composta por várias camadas de peptidoglicano ligado uns aos outros por ligações cruzadas formando uma rede rígida e forte. Além disso, eles possuem ligações químicas com ácidos teicóicos. Esses ácidos contêm um grupo fosfato, o que torna a superfície da célula carregada negativamente.

BACTÉRIAS GRAM-NEGATIVAS

Células Gram-negativas possuem uma quantidade muito menor de peptidoglicano do que as Gram-positivas. Isso faz com que sua parede celular não seja tão espessa e forte quanto a das outras supracitadas, mas sua estrutura é mais complexa devido ao fato da existência de uma membrana de lipoproteínas, polissacarídeos e fosfolipídios, que envolve sua parede celular. A essa membrana dá-se o nome de membrana externa.

Esquema da parede celular de uma célula Gram-negativa. É possível observar a camada fina (em comparação com as Gram-positivas) de peptidoglicano e a camada externa que forma uma membrana de lipopolissacarídeos. Existem as proteínas que permitem a comunicação (transporte de substâncias) do meio externo com o periplasma. (HOGG, Stuart, ESSENTIAL MICROBIOLOGY, 2005)

Ao invés de possuir uma camada dupla de fosfolipídios, como a membrana plasmática, ela (a membrana externa) possui apenas uma camada. A outra camada é formada por lipopolissacarídeos. Essa última camada é composta por três partes: lipídio A, um polissacarídeo central e uma cadeia lateral O específica. O lipídio A age como uma endotoxina, que se liberada na corrente sanguínea pode levar a sérias condições como febre e choque. Os antígenos O específicos são polissacarídeos cuja composição varia entre cepas de uma mesma espécie. Métodos sorológicos conseguem distinguir as cepas específicas, uma importante ferramenta para a descoberta de agentes etiológicos de certos surtos de uma determinada doença.

Proteínas incorporadas na membrana externa formam canais que permitem a passagem de água e pequenas moléculas para o “interior” da célula (lembrando que após passar pela membrana externa ainda existe a passagem pela membrana interna e a parede celular, não sendo assim uma passagem direta para o citoplasma). Na verdade, antes de atingir a membrana plasmática, o composto passa pelo periplasma (Essa região entre as duas membranas, onde se encontra também a parede celular).

Ao contrário da membrana plasmática, a membrana externa não exerce funções na respiração celular bacteriana.

AFINIDADE MOLECULAR

A afinidade entre os compostos (polar e apolar, hidrofílico e hidrofóbico) é o que caracteriza a interação desses mesmos compostos. A tintura violeta fica confinada na célula de bactérias Gram-positivas, pois ocorre a desidratação das proteínas e do peptidoglicano e isso causa o fechamento dos poros existentes na parede celular não permitindo que o corante saia da célula (A parede é muito mais espessa nas Gram-positivas, o que faz com que o número de poros fechados seja muito grande). O ácido teicóico ligado ao peptidoglicano e a membrana plasmática da bactéria Gram-positiva torna a parte externa da célula negativa, e isso caracteriza uma espécie de dipolo que pode induzir a fixação do corante com mais facilidade e por mais tempo. As forças intermoleculares atuam em moléculas polares com mais intensidade do que em moléculas apolares.

A membrana externa das bactérias Gram-negativas é removida pelo álcool e os poros da parede celular dessas células não são suficientes quando fechados para não permitir a saída do corante de seu interior. Assim o corante não encontra muita dificuldade para sair do seu citoplasma.

IMAGENS

COCOS

DIPLOCOCOS

ESTAFILOCOCOS
ESTREPTOCOCOS
BACILOS GRAM POSITIVOS Bacillus subtilis
BACILOS GRAM NEGATIVOS Escherichia coli
DIPLOBACILOS
ESTREPTOBACILOS