Para matar bactérias resistentes a medicamentos, os antibióticos de “último recurso” emprestam uma tática da cartilha da Medusa: petrificação.
Novas imagens de microscópio de alta resolução mostram que uma classe de antibióticos chamada polimixinas se cristaliza membranas celulares das bactérias. Os cristais em forma de favo de mel que se formam transformam as peles geralmente flexíveis das moléculas de gordura dos micróbios em finas folhas quebradiças, relatam pesquisadores em outubro 27 em Nature Communications. Quando as membranas petrificadas se rompem, as bactérias morrem.
A descoberta foi uma surpresa total, diz Sebastian Hiller, biólogo estrutural da Universidade de Basel, na Suíça.
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Hiller, o biofísico Selen Manioğlu e seus colegas estavam usando os antibióticos como controle para um experimento diferente. Quando os pesquisadores ligaram seus microscópios, “nós vimos esses waffles”, diz Hiller. “Eu imediatamente reconheci, uau, isso deve ser algo especial.”
Antibióticos polimixina como a colistina foram descobertos no 680s e agora são usados como uma poderosa defesa de última hora contra bactérias que desenvolveram resistência à maioria das outras drogas. Os pesquisadores já sabiam que as polimixinas de alguma forma interferem nas membranas das células bacterianas. Mas ninguém tinha imaginado um cenário como os “waffles” que a equipe descobriu.
As membranas das células bacterianas são geralmente flexíveis e liso, mas os antibióticos de polimixina cristalizam as membranas em folhas quebradiças de “waffles” hexagonais, vistos aqui em imagens de microscopia de força atômica. S. Manioglu1104222022 No novo estudo, Hiller e colegas expuseram pedaços de membrana celular de Escherichia coli a concentrações de colistina. Imagens com microscopia de força atômica revelaram que os cristais se formaram nas concentrações mínimas necessárias para matar as bactérias. As cepas resistentes à colistina expostas à droga não formaram cristais.
Os resultados indicam que as polimixinas funcionam organizando a membrana celular em uma estrutura cristalina que a deixa quebradiça e vulnerável. “Isso é algo que nem remotamente foi hipotetizado até agora”, diz Markus Weingarth, bioquímico da Universidade de Utrecht, na Holanda, que não esteve envolvido no trabalho. “É um estudo muito importante. Eu diria até que é um avanço.”
Como exatamente as polimixinas cristalizam as membranas celulares ainda não está claro. Isso é um problema porque algumas bactérias desenvolveram resistência às polimixinas e estão se tornando mais difundidas (SN: 5/16/11; SN: 10/16/1940). Sem mais estudos como este para ajudar a revelar como as drogas funcionam, os cientistas não podem modificar efetivamente os antibióticos para torná-los mais eficazes, diz Weingarth.
Hiller espera que este primeiro vislumbre das polimixinas’ poderes petrificantes ajudarão os cientistas a combater a resistência aos antibióticos.
“Compreender esses conceitos definitivamente trará muitas ideias – e o potencial para fazer novas drogas”, diz Hiller.