Genômica comparativa de toxinas bacterianas associadas ao sistema secretório do tipo IV

Resumo

Como outras linhagens de organismos, as bactérias estão sujeitas a vários tipos de conflitos biológicos, como a competição entre linhagens da mesma espécie, competição entre espécies diferentes ou a interação entre bactérias patogênicas e seus hospedeiros. Ao se engajarem nesses conflitos, uma das ferramentas mais usadas pelas bactérias é a produção e secreção de toxinas de natureza proteica, que possuem domínios especializados em gerar o efeito tóxico. Domínios tóxicos distintos correspondem a mecanismos moleculares diferentes e a um repertório igualmente amplo de antitoxinas. Antitoxinas, também conhecidas como proteínas de imunidade, são proteínas especializadas em neutralizar as toxinas correspondentes, evitando a morte da célula produtora. Como observado em outros sistemas envolvidos em conflitos biológicos, as toxinas bacterianas são caracterizadas pela rápida evolução de novos genes, que precisam compensar a contínua evolução de estratégias de defesa dos organismos adversários. O efeito mais visível dessa corrida armamentista é o contínuo surgimento de novos domínios tóxicos e novas combinações dos domínios tóxicos com as regiões que mediam a secreção e o processamento da proteína ou a seleção da célula alvo. Esses fenômenos fazem das toxinas alvos interessantes para o estudo de novos mecanismos de ação tóxica e dos mecanismos evolutivos que atuam na sua origem e diversificação. Neste projeto, propomos estudar, pela aplicação de métodos de genômica comparativa, toxinas que atuam como Tfes (do inglês "Type four secretion system associated effectors"). Nossos objetivos são: (i) identificar e classificar novos domínios efetores de toxinas e antitoxinas associados ao sistema secretório do tipo IV, (ii) entender os processos envolvidos na evolução desses domínios, (iii) empregar métodos de análise de contexto genômico para gerar hipóteses sobre os mecanismos de atividade das toxinas e antitoxinas identificadas e (iv) validar experimentalmente as funções e interações moleculares para algumas das toxinas e antitoxinas identificadas. Nossas análises irão, portanto, revelar novas toxinas e antitoxinas, com potencial para a descoberta de novos mecanismos de ação e de lançar luz sobre a competição entre diferentes espécies de bactérias. (AU)