A tuberculose, a doença infecciosa mais mortal do mundo, infecta anualmente cerca de 10 milhões de pessoas e causa mais de um milhão de mortes anualmente. Uma vez nos pulmões, a parede celular espessa da bactéria ajuda a bactéria a combater o sistema imunológico do hospedeiro.
Grande parte da parede celular é composta por moléculas de açúcar complexas, conhecidas como glicanos. No entanto, ainda não se compreende totalmente como esses glicanos contribuem para a defesa da bactéria. Uma razão para isso é que não havia uma maneira fácil de marcá-los nas células até agora.
Químicos do MIT superaram esse obstáculo e mostraram que podem marcar um glicano chamado ManLAM com uma molécula orgânica que reage com certos açúcares contendo enxofre. Esses açúcares ocorrem em apenas três tipos de bactérias, sendo o Mycobacterium tuberculosis , o agente causador da tuberculose, o mais conhecido e difundido.
Após a marcação do glicano, os pesquisadores puderam visualizar onde ele está localizado dentro da parede celular bacteriana e investigar o que acontece com as células imunológicas do hospedeiro durante os primeiros dias de uma infecção por tuberculose.
Glicanos estão presentes nas superfícies da maioria das células, onde desempenham funções importantes, como mediar a comunicação entre células. As bactérias usam glicanos para ajudar a invadir as células hospedeiras e também parecem se comunicar com o sistema imunológico do hospedeiro, bloqueando a resposta imune em alguns casos.
“O Mycobacterium tuberculosis tem um envelope celular muito complexo em comparação com outras bactérias, uma estrutura complexa que consiste em muitos glicanos diferentes”, diz Smelyansky. “O que muitas vezes é subestimado é o fato de que esses glicanos também podem interagir com nossas células hospedeiras. Quando nossas células imunológicas reconhecem esses glicanos, em vez de um sinal de perigo, elas podem enviar a mensagem oposta: não há perigo.”
Os glicanos são notoriamente difíceis de marcar com sondas porque, ao contrário das proteínas ou DNA, eles não possuem sequências específicas ou reatividades químicas que possam ser direcionadas seletivamente. E, ao contrário das proteínas, eles não são codificados geneticamente. Portanto, as células não podem ser geneticamente modificadas para produzir açúcares marcados com marcadores fluorescentes, como a proteína verde fluorescente.
Um dos glicanos mais importantes em M. tuberculosis, conhecido como ManLAM, contém um açúcar raro chamado MTX. Este é incomum porque possui uma tioéter – um átomo de enxofre entre dois átomos de carbono. Esse grupo químico ofereceu a oportunidade de usar um pequeno marcador molecular que havia sido desenvolvido anteriormente para marcar a metionina, um aminoácido com um grupo semelhante.
Os pesquisadores demonstraram que poderiam usar esse elemento de marcação de oxaziridina para marcar o ManLAM em M. tuberculosis. Eles ligaram a oxaziridina a uma sonda fluorescente e mostraram que esse elemento de marcação era visível em M. tuberculosis na camada externa da parede celular. Quando os pesquisadores expuseram o elemento de marcação ao Mycobacterium smegmatis, uma bactéria relacionada que não causa doenças e não possui o açúcar MTX, eles não viram nenhum sinal de fluorescência.
“Esta é a primeira abordagem que realmente nos permite visualizar seletivamente um glicano específico”, diz Smelyansky.
Melhor diagnóstico
Os pesquisadores também demonstraram que, após marcar o ManLAM em células de M. tuberculosis, eles poderiam rastrear a infecção das células por células imunológicas chamadas macrófagos. Alguns pesquisadores de tuberculose haviam levantado a hipótese de que as células bacterianas secretam ManLAM dentro de uma célula hospedeira e que os glicanos liberados interagem com o sistema imunológico do hospedeiro. No entanto, a equipe do MIT descobriu que o glicano parece permanecer nas paredes celulares bacterianas, pelo menos durante os primeiros dias de infecção.
“As bactérias ainda têm suas paredes celulares. Portanto, pode ser que algum glicano seja liberado, mas a maior parte permanece na superfície das células bacterianas, o que nunca foi demonstrado antes”, diz Smelyansky.
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