Se você coletasse todos os organismos da superfície do oceano até 200 metros, descobriria que as bactérias SAR11, embora invisíveis a olho nu, constituiriam um quinto da biomassa total. Essas bactérias, também conhecidas como Pelagibacterales, evoluíram para prosperar em ambientes marinhos pobres em nutrientes e desempenham um papel significativo nos ciclos globais de nutrientes. Apesar de sua importância, os mecanismos por trás de seu impacto no ecossistema planetário permaneceram obscuros.

Mas agora, um artigo recente da revista ‘Nature por pesquisadores do Instituto de Ciência e Tecnologia de Okinawa (OIST) lança luz sobre um aspecto crucial dessas bactérias. “Sabíamos que o SAR11 é um participante-chave em ciclos de nutrientes importantes, como trocas de carbono e enxofre, mas não sabíamos a extensão total”, explica o Dr. Ben Clifton, primeiro autor do artigo, acrescentando que “agora, ao mapear de forma abrangente as proteínas de transporte das bactérias, temos uma imagem muito melhor de como o SAR11 se encaixa nesses ciclos”. A professora Paola Laurino, autora sênior, credita projetos globais de amostragem de água do mar, como o projeto Tara Oceans, por fornecer os dados metagenômicos que tornaram essa descoberta possível: “Esses conjuntos de dados nos permitiram vincular dados genômicos à função da proteína.”

Bactérias modificadas geneticamente

Proteínas de transporte são vitais para mover nutrientes para dentro e para fora das células bacterianas, moldando como as bactérias interagem com seu ambiente. Isso é especialmente significativo para bactérias SAR11, cuja absorção de nutrientes tem um amplo impacto nos ciclos globais de nutrientes. Mas, apesar de sua abundância nos oceanos, essas bactérias são difíceis de estudar devido às suas necessidades específicas de crescimento. Para superar isso, os pesquisadores modificaram geneticamente bactérias E. coli para expressar proteínas de transporte SAR11, permitindo que eles estudassem as proteínas em laboratório.

Analisar esses genes em todo o metagenoma SAR11 – o material genético comum a todas as espécies SAR11 – exigiu dados globais, o que foi possível graças a extensos bancos de dados genômicos. A equipe identificou genes ligados a processos marinhos cruciais, como uma proteína que interage com DMSP, um composto vital para o ciclo do enxofre e a regulação climática. No total, eles descobriram 13 proteínas de transporte, incluindo aquelas para DMSP, aminoácidos, glicose e taurina, todas com papéis ambientais significativos.

Vias metabólicas

“Por meio desses experimentos, descobrimos propriedades específicas de proteínas de transporte que permitem que as bactérias SAR11 prosperem em ambientes pobres em nutrientes. Isso não poderia ter sido descoberto apenas observando a composição genômica”, resume o Dr. Clifton. No entanto, a pesquisa da equipe sobre SAR11 está longe de terminar. Tendo identificado as proteínas responsáveis ​​pelo transporte de nutrientes, eles agora estão se aprofundando nas vias metabólicas para entender como esses nutrientes são utilizados e convertidos dentro das bactérias. Além disso, em colaboração com o Instituto de Ciências Weizmann, eles estão explorando como o SAR11 interage com seu ambiente antes de absorver nutrientes.

Este estudo científico é parte de uma tendência crescente que vincula o DNA ambiental à função da proteína, abrindo caminho para novas descobertas sobre como as formas de vida microscópicas influenciam os processos globais. Como o Prof. Laurino coloca, “ao unir a perspectiva macro da diversidade marinha e a perspectiva micro da bioquímica de proteínas, estamos preparando o cenário para mais perguntas sobre como as proteínas bacterianas se encaixam nos ciclos globais de nutrientes e como essas bactérias contribuem e são afetadas pelas mudanças climáticas e mudanças na biodiversidade oceânica”, finalizou.

Fonte: OIST (Instituto de Ciência e Tecnologia de Okinawa)