Insights sobre as bactérias Bordetella e os filamentos Bsp22

Espécies de Bordetella são tipos de bactérias que podem causar infecções respiratórias em animais e humanos. As principais que analisamos são B. Bronchiseptica, B. pertussis e B. parapertussis. A B. bronchiseptica pode infectar vários mamíferos, levando a problemas de saúde diversos. Esses problemas podem ser infecções leves e duradouras ou doenças graves como tosse de kennel em cães e broncopneumonia em leitões.

A B. pertussis, que infecta apenas humanos, causa a tosse convulsa, uma doença que ainda é uma grande preocupação para a saúde pública. A B. parapertussis também afeta humanos, mas é menos comum. Acredita-se que tanto a B. pertussis quanto a B. parapertussis tenham evoluído de um ancestral comum semelhante à B. bronchiseptica, mesmo compartilhando material genético parecido.

#Como as Bactérias Interagem com Células Hospedeiras

As bactérias Bordetella usam uma ferramenta especial chamada sistema de secreção tipo III (T3SS) para injetar proteínas nas células hospedeiras. Esse sistema é como uma seringa minúscula que permite que as bactérias entreguem proteínas nocivas diretamente nas células do organismo que infectam. Esse processo envolve várias etapas, começando com as proteínas sendo recrutadas e transportadas por um canal nas bactérias.

A estrutura do T3SS tem semelhanças com os flagelos das bactérias, que são estruturas longas e semelhantes a chicotes que as ajudam a se mover. Com o tempo, essa ferramenta se diversificou para se adaptar a diferentes tipos de bactérias e seus hospedeiros.

#A Estrutura do T3SS

O injectisome do T3SS (a estrutura que realiza a Injeção) é composto por diferentes partes. Por exemplo, em bactérias como Salmonella e Shigella, ele tem uma agulha que mede de 45 a 80 nanômetros de comprimento e possui uma estrutura na ponta específica. No caso da E. coli, a estrutura da ponta é um pouco diferente, mostrando que várias bactérias adaptaram seu T3SS para atender às suas necessidades.

A B. bronchiseptica tem uma proteína de ponta única chamada Bsp22. Essa proteína é vital para a capacidade das bactérias de injetarem toxinas nas células hospedeiras. Quando os cientistas removeram a Bsp22 das bactérias, elas ainda conseguiram realizar algumas funções, mas não conseguiram injetar a proteína tóxica BteA nas células hospedeiras.

A presença da Bsp22 também é crítica para a sobrevivência das bactérias em certos ambientes, como nas traqueias de camundongos. Embora vacinar com a Bsp22 não tenha protegido contra a infecção por B. pertussis, reduziu a quantidade de B. bronchiseptica que poderia viver nos camundongos.

#Observando Filamentos de Bsp22

Para entender melhor como a Bsp22 funciona, os cientistas tentaram visualizar esses filamentos em diferentes superfícies. Eles insertaram uma pequena etiqueta na proteína Bsp22 para ajudar a visualizá-la sem afetar sua função. Depois de garantir que a proteína modificada ainda funcionava corretamente, descobriram que a Bsp22 forma filamentos longos e flexíveis. Esses filamentos se torciam e se entrelaçavam enquanto cresciam.

Para visualizar esses filamentos, os pesquisadores usaram técnicas avançadas de imagem. Eles descobriram que tanto a B. bronchiseptica quanto a B. pertussis produziam filamentos de Bsp22 que se estendiam vários micrômetros a partir das células bacterianas. O experimento mostrou que esses filamentos eram flexíveis e variavam em comprimento.

#Crescimento Contínuo dos Filamentos de Bsp22

O crescimento dos filamentos de Bsp22 parece ser um processo contínuo, onde novas proteínas Bsp22 são adicionadas às extremidades dos filamentos em vez de controlar o comprimento deles como algumas outras estruturas bacterianas. Os pesquisadores examinaram os filamentos em diferentes momentos e notaram que seu comprimento aumentava ao longo do tempo, formando redes à medida que continuavam a crescer.

Eles usaram um método especial de rotulagem para identificar onde novas proteínas Bsp22 estavam sendo adicionadas, confirmando que essas proteínas estavam de fato sendo adicionadas às extremidades dos filamentos em crescimento.

#Filamentos de Bsp22 e Regulação do Cálcio

Os cientistas também observaram como fatores ambientais como íons de cálcio afetavam a produção de filamentos de Bsp22. Sabe-se que os íons de cálcio influenciam como algumas bactérias injetam suas proteínas, mas eles descobriram que adicionar cálcio não mudava a quantidade de filamentos de Bsp22 produzidos.

Quando compararam o número de filamentos de Bsp22 a outro componente do injectisome, descobriram que os filamentos de Bsp22 eram menos abundantes. Isso levanta questões sobre como as bactérias regulam a montagem de seus sistemas de injeção e a produção de filamentos de Bsp22.

#Interação com Células Hospedeiras Durante a Infecção

Para entender melhor como os filamentos de Bsp22 funcionam durante a infecção, os cientistas estudaram seu comportamento quando as bactérias infectavam células hospedeiras. Eles criaram uma versão não tóxica das bactérias para garantir que pudessem acompanhar os filamentos de Bsp22 durante o processo de infecção.

Quando infectadas com essas bactérias modificadas, as células hospedeiras mostraram menos filamentos de Bsp22 do que o que foi visto em superfícies de vidro. Os filamentos apontavam em várias direções e às vezes interagiam de perto com a superfície da célula hospedeira, criando pequenas pontes.

#Comportamento dos Filamentos de Bsp22 em Células Epiteliais Nasais Diferenciadas

Em seguida, os pesquisadores cultivaram células epiteliais nasais humanas em um sistema de cultura especial, que permitiu que eles simulassem como a infecção ocorreria na vida real. Quando infectaram essas células, observaram que as bactérias se fixavam aos cílios, as pequenas estruturas semelhantes a pelos na superfície das células.

Durante a infecção, os cientistas notaram que os filamentos de Bsp22 se alinhavam paralelamente aos cílios e seu número diminuía ao longo do tempo. Isso sugeriu que os filamentos poderiam ser importantes nas fases iniciais da infecção, enquanto a interação com as células hospedeiras parecia limitar seu crescimento.

#Conclusão

Esse estudo joga luz sobre o comportamento dos filamentos de Bsp22 das bactérias Bordetella. Através de técnicas de imagem, os cientistas conseguiram visualizar como esses filamentos se estendem a partir das células bacterianas e interagem com as células hospedeiras. Os resultados sugerem que, embora os filamentos de Bsp22 tenham características únicas, eles também mostram adaptabilidade, mudando em resposta aos ambientes que encontram.

A pesquisa contínua fornecerá mais insights sobre como as espécies de Bordetella infectam seus hospedeiros e o papel do T3SS nesses processos. Entender essas interações é crucial para desenvolver melhores tratamentos e vacinas para doenças relacionadas.