UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO Relatório

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO
Relatório
Seminário de Bacteriologia
Artigo: “How do bacteria resist human antimicrobial peptides?”
Grupo: Caroline Faria
Daniel Tintino
Jéssica Gonçalves
Leandro Coelho
Tiago Gomes
SETEMBRO DE 2011
Introdução
Peptídeos antimicrobianos são peptídeos produzidos desde plantas a animais que contem,
geralmente, entre 15 e 45 aminoácidos e são produzidos principalmente por células epiteliais para a
proteção contra microorganismos. Sua atividade antimicrobiana se da de diversas maneiras, sendo a
principal a ligação com a membrana do microorganismo formando poros ou agindo como um
detergente desestabilizando o conteúdo citoplasmático e levando a morte do micróbio.
Alguns microorganismos possuem certa resistência a esses peptídeos, por exemplo, possuem a
membrana com carga ou fluidez alteradas, clivam os peptídeos ou os expulsam com bombas.
Modificação de ácidos teicóicos e fosfolipídeos
O principal objetivo das CAMPs (Peptídeos Antimicrobiais Catiônicos) ao atacar bactérias é
atravessar o envoltório delas e chegar a membrana citoplasmática, corrompendo sua integridade e
resultando no extravasamento do conteúdo intracelular e logo o fim da bactéria.
Alguns tipos de bactérias tem a capacidade de resistir às CAMPs através da modificação de
componentes de sua membrana como por exemplo as Straphylococci, uma bactéria Gram-positiva que
se distingue das outras pela parede composta por peptidoglicanos e polímeros de acido teicóicos. Ao
que parece, a carga dessa parede tem um grande papel na resistência de bactérias as CAMPs.
Ácidos teicóicos são formados por uma cadeia alternante de grupos de fosfatos e aditois que são
subtituídos por D-Alanina e N-acetilglicosamina. Estas cadeias ficam ancoradas a membrana
citoplasmática. O papel destas cadeias ainda não foi especificamente determinado, porém acredita-se
que elas tenham um papel essencial nas bactérias Gram-Positivas. Quanto maior a carga positiva da
superfície meior é a repulsão (e consequentemente, resistência) das CAMPs. Outras bactérias fazem uso
de bombas de efluxo como a Staphylococcus aureus. Dentre outras mudanças.
Modificação do LPS
Modificações no LPS (Lipopolissacarídeos) de bactérias gram-negativas também é um
importante fator que implica na resistência dessas aos peptídeos antimicrobianos humanos. Sendo o
LPS uma endotoxina que confere a patogenicidade às céulas bacterianas e que se localiza na parte mais
externa da membrana externa, os peptídeos antimicrobianos agem pertubando a estrutura e
integridade dessa membrana, sendo ela a primeira barreira para tais peptídeos. Entretanto, a atividade
bactericida desses peptídeos é principalmente a danificação da membrana citoplasmática e eles são
moléculas relativamente grandes para conseguirem atravessar pelas porinas da membrana externa.
Desse modo, a carga da superfície da célula bacteriana e a permeabilidade da membrana externa
determinam a chance de um peptídeo conseguir ou não passar e alcançar seu alvo.
A resistência então conferida às bactérias que impedem o contato com os peptídeos
antimicrobianos se dá de modo que, sendo negativa a carga da membrana externa da bactéria e positiva
a carga dos peptídeos antimicrobianos, tais bactérias conectam moléculas de carga positiva a sua
membrana, como por exemplo o lipídio A se ligando a aminoarabinose e um ácido graxo adicional, para
repelir por semelhança de carga os peptídeos antimicrobianos.
Tipos de resistência, sendo em humanos e bactérias:
No artigo apresentado citou alguns casos de como as bactérias resistem a CAMPs humanos. Cada
bactéria possui uma maneira diferente de defender-se. No caso da S. entérica é formada uma
membrana de proteases promovidas por proteínas sinalizadoras, no caso PtgE; que permitirá a clivagem
do CAMPs, impedindo sua ação. Também haverá a participação de proteínas facilitadoras que irão
interferir na fluidez da membrana da célula. Outras bactérias promovem tal evento a partir de DNA
plasmidial, mas tais processos ainda não foram compreendidos.
O outro lado também quer defender-se, no caso os CAMPs, então há também mecanismos de regulação
de genes de resistência CAMP. Tais respostas, ou seja, modificações iniciam-se a partir de eventos
ambientais, como mudanças nas concentrações de cálcio e magnésio, por exemplo. Participação de
controladores de resposta também estão presentes em tais processos, onde o mutante formado a partir
da bactéria mutante criará resistência diante da mesma, protegendo nosso organismo. Também podem
ocorrer modificações gênicas na formação da parece celular da bactéria, favorecendo a penetração dos
CAMPs. Infelizmente, a maioria dos genes envolvendo a tais eventos de modificação ainda não foram
estudados.
E para explicar da melhor maneira a discussão apresentada é apresentada a fig. 2, onde é estudado o
efeito de resistência a CAMP em bactérias Gram – e Gram +, falando das diferentes mudanças na parede
bacteriana por troca de aminoácidos importantes, interferindo em sua polarização, permitindo assim a
entrada do CAMP no interior da bactéria.
(Diferenças importantes entre a parede celular de Gram – e Gram+: As bactérias Gram + possuem uma
parede grossa de peptidoglicanos, que são macromoléculas de forma sacular rica em ligações cruzadas
conferindo rigidez; covalentemente ligado ao peptidoglicanos está o ácido teicóico, são moléculas
carregadas negativamente que estão talvez envolvidas com íons metálicos e também podem guiar
enzimas autolíticas para os sítios de digestão do peptidoglicano (princípio da biosíntese da parede
celular). Mas principalmente podem estar envolvidos na adesão das células, permitindo a colonização.
Já as Gram – possuem uma fina camada de peptidoglicano entre duas membranas, uma externa e a
plasmática. A membrana externa é composta por carboidratos e proteínas. A proteína Braun é quem
ajuda a conectar-se a parede celular. Há também o lipopolissacarídeo que ajuda a prover uma barreira
de permeabilidade a substancias hidrofóbicas. Também há porinas para passagem de nutrientes.)
Conclusão
Foi visto que vários patógenos bacterianos encontraram diversas maneiras de na serem mortos
pela ação dos peptídeos de defesa da imunidade do hospedeiro humano e que a proteção contra a ação
dos CAMPs é um importante fator de virulência. Isso destaca a grande importância dos CAMPs como
fator crucial para a imunidade inata.
Curiosamente, muitos mecanismos de resistência à CAMPs refletem a mesma estratégia
molecular, mesmo que as moléculas-alvo e os genes envolvidos não se relacionem entre si. O ponto
comum dos diversos caminhos para resistência é a diminuição da carga negativa da superfície da
bactéria através de alterações de componentes aniônicos do envoltório celular bacteriano, como ácidos
teicóicos e fosfolipídeos, por substituintes de carga positiva, que por sua vez iram repelir os CAMPs.
Sabendo que os CAMPs se utilizam de interações eletrostáticas e hidrofóbicas para se ligarem a sítios de
ligação com as bactérias, pode se dizer que alterações na parede celular e na fluidez da membrana
bacteriana provavelmente pode contribuir para a proteção contra a ação dos CAMPs.
Apesar dos muitos mecanismos de resistência contra os CAMPs, a maioria das bactérias Grampositivas e Gram- negativa são sensíveis a ação dos CAMPs sintéticos, que são usados como drogas
antimicrobianas em certas infecções humanas.