Enzimas ‘‘promíscuas” podem compensar genes deficientes

Quando bactérias perdem genes necessários para produzirem enzimas para reações químicas importantes, sua morte não é inevitável. Às vezes, outras enzimas irão assumir novos papéis para encontrar uma solução alternativa em torno da cadeia de reações, disse a bióloga Shelley Copley na 2º American Society for Microbiology Conference on Experimental Microbial Evolution.

As bactérias que podem se adaptar desta forma têm mais probabilidade de sobreviver quando comparadas com as que estão vivas, mas em condições alteradas, passando adiante esses novos “truques” para seus descendentes. Assim, estudar estas “gambiarras” bioquímicas está ajudando os cientistas a entender como a evolução funciona a um nível molecular.

Trabalhando com diferentes cepas de Escherichia coli, Copley e seus colegas excluíram genes responsáveis por fazer enzimas cruciais para as bactérias. A equipe então assistiu os microrganismos se replicarem por muitas gerações para ver como eles trabalhavam em torno dessas limitações.

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Quando a E. coli (mostrada aqui) perde genes que formam enzimas importantes, outras enzimas irão encontrar uma nova maneira de fazer o mesmo trabalho. Créditos: NIAID/FLICKR (CC BY 2.0).

A maioria das enzimas são altamente especializadas: elas só funcionam bem para acelerar um tipo de reação, da mesma forma que uma chave encaixa somente em uma fechadura. Mas algumas enzimas são mais parecidas com chaves mestras – elas podem participar de múltiplas reações, embora elas tendam a especializar-se em uma. Essas enzimas chamadas “promíscuas” podem exercer funções longe de sua especialidade, se as condições normais mudarem.

A equipe de Copley descobriu que novas enzimas seriam secundárias ao substituir as que faltam. Por exemplo, uma E.coli em que faltava uma enzima necessária para produzir a vitamina B6 sintetizou a vitamina usando um conjunto diferente de enzimas. Mas, surpreendentemente, as enzimas promíscuas não acabam provocando diretamente a mesma reação que as enzimas que elas substituíram. Pelo contrário, as enzimas de substituição improvisaram uma diferente forma de contornar uma série de reações que, em última análise, alcançaram a mesma função.

Ao modificar os genes das bactérias e forçar os microrganismos a sobreviverem com um kit de ferramentas químicas mais limitadas, o trabalho de Copley dá uma visão mais detalhada sobre a evolução bioquímica subjacente, de acordo com o biólogo Gavin Sherlock, da Universidade de Stanford, que não estava envolvido na pesquisa.

Betul Kacar, bióloga sintética na Universidade de Harvard, diz que a promiscuidade também poderia ser uma janela para o passado, dando dicas sobre as funções anteriores dessas enzimas na história evolutiva. O papel que uma enzima passa a desempenhar em situações de apuros poderia ter sido uma vez o seu principal trabalho. “Tentar entender como novas vias surgem e que tipo de forças subjacentes mecanicistas moldam essas trajetórias, é absolutamente essencial”, diz ela.

As bactérias podem reunir todos os tipos de caminhos alternativos em resposta à falta de enzimas, dependendo das condições ambientais específicas, disse Copley. As que são mais bem sucedidas são mais eficientes – elas tem menos etapas, ou elas produzem mais do produto da reação desejada.

Texto traduzido de Science News, por Vinicius de Oliveira Mussi.

Revisado por Igor Augusto G. Cunha

Vinicius Mussi

Vinicius Mussi

Capixaba, graduado em Biomedicina, com especialização em Saúde Pública e mestre em Biociências e Biotecnologia pela UENF - Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro.
Vinicius Mussi

Vinicius Mussi

Capixaba, graduado em Biomedicina, com especialização em Saúde Pública e mestre em Biociências e Biotecnologia pela UENF - Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro.

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