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Genoma do fungo que nos deu a penicilina foi finalmente sequenciado

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O cientista escocês Alexander Felming fez história, em 1928. Em um mofo comum, ele descobriu propriedade antimicrobianas que ele exploraria para conseguir criar o primeiro antibiótico produzido em massa, a penicilina.

A cepa original do fungo Penicillium foi preservada criogenicamente há décadas.  Ela foi congelada viva para a posteridade. E agora, pela primeira vez, seu genoma foi sequenciado. E da mesma forma como a descoberta da penicilina, a pesquisa do genoma evoluiu e se desdobrou em outra coisa.

“Originalmente, planejamos usar o fungo de Alexander Fleming para alguns experimentos diferentes. Mas percebemos, para nossa surpresa, que ninguém havia sequenciado o genoma deste Penicillium original, apesar de sua importância histórica para o campo”, disse o biólogo evolucionista, Timothy Barraclough, do Imperial College London e da Oxford University.

Essa nova sequência foi comparada com dois genomas de Penicillium produzidos comercialmente nos Estados Unidos. Isso deu aos pesquisadores a possibilidade de ver como a produção em escala industrial mudou ligeiramente a composição genética do mofo ao longo do tempo e da distância.

Fungo

Tanto o Penicillium como outros fungos produzem moléculas de antibióticos naturalmente como parte dos seus sistemas de defesa contra micróbios. Os micróbios evoluem de forma rápida para combater essas defesas. E isso é uma das características que está causando um grande problema na forma de resistência aos antibióticos.

Por isso, estudar exatamente como os bolores evoluem pode dar alguns insights a respeito do problema da resistência aos antibióticos atuais. “Nossa pesquisa pode ajudar a inspirar novas soluções para combater a resistência aos antibióticos”, disse o biólogo Ayush Pathak, do Imperial College London.

Para fazer essa pesquisa, a equipe descongelou uma amostra de Penicillium rubens de Fleming e a cultivou. O mofo recém crescido foi então sequenciado. O genoma resultante foi comparado com as cepas dos EUA.

Penicillium de Fleming pode ter sido a base para os remédios à base de penicilina no Reino Unido. Mas nos EUA a produção industrial começou om isolado selvagem de um melão mofado. Foi essa cepa que foi submetida a tratamentos mutagênicos para produzir uma cepa com altas taxas de produção de penicilina.

Observações

Comparando os dois, os pesquisadores analisaram dois tipos de genes. Os que codificam as enzimas que ajudam na produção de penicilina e os que regulam a produção dessas enzimas.

O mofo de Fleming e o dos EUA tem praticamente o mesmo código genético para as enzimas regulatórias. O mofo dos EUA tinha mais cópias, o que ajudaria suas cepas a produzirem mais penicilina.

Isso não foi uma coisa inesperada. Até porque eles foram cultivados especificamente para esse propósito. Mesmo assim, isso dá aos pesquisadores alguns insights sobre o resultado do processo de domesticação.

No entanto, os genes codificadores eram um pouco diferentes entre as cepas de Fleming do Reino Unido e as dos EUA. A equipe acredita que isso aconteceu por conta de uma evolução natural provavelmente pelas diferenças nos micróbios que ameaçam os fungos nos seus habitats naturais.

Essa diferença natural poderia ser a chave para ajudar a pensar em soluções para o problema de resistência aos antibióticos.

“A produção industrial de penicilina se concentrou na quantidade produzida, e as etapas usadas para melhorar artificialmente a produção levaram a mudanças no número de genes. Mas é possível que os métodos industriais tenham perdido algumas soluções para otimizar o design da penicilina, e podemos aprender com as respostas naturais à evolução da resistência aos antibióticos”, concluiu Pathak.

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