Estratégias de Sobrevivência da E. coli em Condições Estressantes

Todo ano, muita gente fica doente por comer comida contaminada. Uma das principais causas de doenças alimentares é uma bactéria chamada Escherichia coli, ou E. Coli. Um tipo específico de E. coli pode causar sérios problemas de saúde e, em 2010, mais de 35.000 pessoas morreram por doenças relacionadas a essa bactéria. O problema principal acontece quando as plantações ficam contaminadas com dejetos de animais durante seu crescimento ou processamento. Isso é bem comum em verduras e saladas.

A E. coli consegue sobreviver em condições difíceis, incluindo pH baixo, que é comum em ambientes vegetais. Esse estresse pode vir de várias fontes, como mudanças de temperatura e seca. Por isso, é importante entender como a E. coli aguenta essas condições estressantes.

#E. coli e Suas Medidas de Proteção

A E. coli desenvolveu alguns métodos para se proteger do pH baixo. Uma maneira é cobrir sua superfície com substâncias chamadas polissacarídeos. Esses polissacarídeos incluem antígenos O e K e outro polissacarídeo conhecido como ácido colânico. O ácido colânico é produzido em maior quantidade quando a E. coli está sob estresse. Isso sugere que o ácido colânico ajuda a E. coli a sobreviver em várias condições difíceis. Por exemplo, uma linhagem específica de E. coli chamada EHEC pode ser prejudicada por mudanças nos genes responsáveis por produzir o ácido colânico.

Outro tipo de polissacarídeo presente na superfície da E. coli é chamado de antígenos comuns enterobactéricos (ECA). Existem diferentes formas de ECA em várias partes da célula, mas seus papéis completos em ajudar a bactéria a sobreviver ainda não estão totalmente claros.

Recentemente, pesquisadores analisaram como linhagens de E. coli que têm dificuldades para produzir ECA reagem ao pH baixo. Eles descobriram que uma linhagem sem o gene wzxE, que é crucial para a síntese do ECA, teve dificuldades para crescer quando o pH estava baixo. Esse gene é responsável por mover uma forma de ECA pela membrana celular. Quando o gene wzxE não funciona corretamente, uma forma de ECA se acumula dentro da célula, o que pode ser prejudicial. No entanto, a linhagem knockout do wzxE conseguiu evitar esse acúmulo tóxico devido a outros processos que envolvem o ácido colânico.

#Experimentando o Crescimento da E. coli

No estudo, diferentes tipos de E. coli foram testados em várias condições de pH para ver como eles cresciam. A linhagem tipo selvagem, que é a versão regular da E. coli, foi comparada à linhagem knockout do wzxE. Com um pH baixo de 5,5, a linhagem knockout do wzxE mostrou crescimento pior comparada à tipo selvagem. Mas, quando o ambiente era neutro ou alcalino (pH 7,0 ou 8,5), a linhagem knockout do wzxE cresceu tão bem quanto a linhagem tipo selvagem.

Além disso, eles testaram a linhagem knockout em um meio à base de plantas chamado V8, que é naturalmente ácido. Nesse meio, a linhagem knockout do wzxE também mostrou crescimento reduzido em comparação com a tipo selvagem. Quando um pedaço genético contendo o gene wzxE foi adicionado de volta à linhagem knockout, ela conseguiu crescer sem apresentar os mesmos problemas de crescimento em condições de pH baixo.

#pH Baixo e Sensibilidade a Vegetais

Os pesquisadores também queriam ver se a linhagem knockout do wzxE seria sensível a vegetais reais. Eles prepararam extratos de vários tipos de vegetais e descobriram que a linhagem knockout tinha menos bactérias viáveis comparada à linhagem tipo selvagem ao ser exposta a esses extratos vegetais. Os resultados indicaram que a linhagem knockout do wzxE tem mais dificuldade em condições do mundo real com vegetais, especialmente aqueles com pH mais baixo, como tomates-cereja.

O estudo mostrou que a sensibilidade da linhagem knockout do wzxE ao pH baixo não se aplicava apenas a meios sintéticos, mas também se estendia a condições naturais de vegetais.

#O Papel do ECA Lipídio III

O acúmulo de certas formas de ECA, especificamente o ECA lipídio III, desempenha um papel chave em por que a linhagem knockout do wzxE é sensível a pH baixo. Quando o gene wzxE é eliminado, o ECA lipídio III pode se acumular dentro das bactérias, o que é prejudicial. Para confirmar isso, os pesquisadores criaram uma linhagem de duplo knockout que também não tinha o gene wecF. Esse gene é importante para a síntese do ECA lipídio III. A linhagem de duplo knockout mostrou um crescimento melhor em comparação com a linhagem knockout do wzxE sob condições de pH baixo, indicando que o ECA lipídio III está ligado à sensibilidade ao pH baixo.

#Examinando a Morte Celular

Nos experimentos, os pesquisadores examinaram o que aconteceu com as células de E. coli em condições de pH baixo. Eles trataram tanto a linhagem tipo selvagem quanto a linhagem knockout do wzxE com uma solução que imita condições de pH baixo. Surpreendentemente, quando as bactérias foram apenas tratadas com pH baixo sem crescer, não houve diferença significativa na viabilidade celular entre as duas linhagens. No entanto, quando cultivadas nas condições adequadas, a linhagem knockout do wzxE mostrou significativamente mais células mortas em comparação com a tipo selvagem.

Esses achados sugerem que a linhagem knockout do wzxE acumula substâncias prejudiciais, levando à morte celular, particularmente em condições de pH baixo que favorecem o crescimento bacteriano.

#A Influência do Ácido Colânico

Os pesquisadores também analisaram como bloquear a síntese do ácido colânico afetaria a sensibilidade ao pH baixo. Eles criaram uma linhagem de duplo knockout que não tinha tanto o wzxE quanto o gene responsável pela produção de ácido colânico. Essa linhagem não mostrou a mesma sensibilidade que a linhagem knockout do wzxE, indicando que a síntese do ácido colânico desempenha um papel na sensibilidade ao pH baixo experimentada pelo mutante knockout do wzxE.

O estudo destacou que, quando a linhagem knockout do wzxE passa por estresse de pH baixo, aumenta a produção de ácido colânico. Porém, esse aumento pode ocupar as proteínas responsáveis por mover o ECA lipídio III, levando a um acúmulo tóxico dessa substância dentro das células.

#Outros Estresses

Além do pH baixo, os pesquisadores também testaram como a linhagem knockout do wzxE respondia a outras condições de estresse, como alta salinidade e baixas temperaturas. Os resultados mostraram que a linhagem knockout também era sensível a esses estresses, reforçando a ideia de que os mecanismos que fundamentam sua sensibilidade eram consistentes em diferentes tipos de desafios.

Especificamente, em temperaturas mais baixas, a linhagem knockout do wzxE tinha mais bactérias mortas do que a linhagem tipo selvagem. O mesmo aconteceu em condições de alta salinidade. Novamente, essas sensibilidades dependiam da produção de ácido colânico.

#Conclusão

O estudo mostrou que o gene wzxE é essencial para a capacidade da E. coli de resistir a pH baixo, baixa temperatura e alta pressão osmótica. O mutante knockout do wzxE foi significativamente mais vulnerável a essas condições. A dependência dos processos relacionados ao ácido colânico e ao ECA lipídio III sugere que focar nessas vias poderia oferecer novas abordagens para gerenciar doenças alimentares relacionadas à E. coli.

Entender como a E. coli sobrevive sob estresse ajuda a fornecer insights sobre possíveis métodos para prevenir contaminação em fontes de alimento, principalmente em ambientes vegetais onde essas bactérias prosperam. As descobertas apontam para a importância da adaptabilidade e resiliência da E. coli em várias condições, o que é essencial para desenvolver estratégias efetivas de prevenção contra doenças alimentares.