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A plasticidade das bactérias na corrida evolutiva frente aos antimicrobianos: evidência do envolvimento do sistema CRISPR-Ca

Os antimicrobianos são os medicamentos utilizados para o tratamento de infecções causadas por microrganismos. Diante do uso desses medicamentos, as bactérias são capazes de desenvolver ou adquirir mecanismos de sobrevivência, fenômeno chamado de resistência aos antimicrobianos. Tais mecanismos podem se dar por mutações em genes já presentes no genoma da bactéria ou serem adquiridos através de estruturas de mobilização como os plasmídeos.

Em 2017, pesquisadores identificaram uma amostra clínica de Klebsiella pneumoniae portadora de 3 cópias do gene blaCTX-M-15 e 1 cópia do gene blaKPC, ambos capazes de conferir resistência a betalactâmicos, no seu cromossomo. Apesar de a ocorrência deste gene em K. pneumonieae já ser algo bem conhecido, isso foi considerado surpreendente porque normalmente estes genes estão localizados em plasmídeos. Mesmo quando são incorporados no cromossomo, não seria comum sua ocorrência em múltiplas cópias.

Uma hipótese levantada pelos pesquisadores é que a presença destes genes no cromossomo poderia estar associada ao sistema CRISPR-Cas, caracterizado como um mecanismo de defesa de bactérias contra a invasão de DNA exógeno. Sua atuação ocorre pela fragmentação do material genético que entra na célula bacteriana, adicionando um pequeno fragmento deste ao seu próprio cromossomo, dentro de um sistema organizado, denominado CRISPR-Cas. Este fenômeno permite que a bactéria reconheça e combata uma segunda invasão por um elemento genético que possua esta pequena sequência de DNA.

Essa hipótese foi levantada pois esta mesma amostra apresentava o sistema CRISPR-Cas carreando uma sequência de DNA comum a muitos plasmídeos, os quais são muitas vezes encontrados transportando estes genes de resistência. Esta ocorrência levou os pesquisadores a procurarem por sistemas CRISPR-Cas similares em outros genomas de K. pneumoniae depositados em banco de dados de genomas bacterianos. Nesta análise, foram encontrados outros casos de K. pneumoniae carreando múltiplas cópias de genes que conferem resistência a betalactâmicos e a mesma arquitetura de CRISPR-Cas. Uma possível explicação para esta associação é que o sistema CRISPR-Cas induza a degradação de plasmídeos, promovendo assim, a mobilização de genes de resistência a antimicrobianos ao cromossomo da bactéria, quando estas estão sob a ação de antimicrobianos. Neste caso, o plasmídeo seria perdido, mas o que realmente importa para a bactéria nesta situação se manteria!

Mais estudos precisam ser realizados para entender a exata relação entre o sistema CRISPR-Cas e a integração de genes de resistência no cromossomo bacteriano. Entretanto estes dados são relevantes pois sugerem um novo fenômeno na dinâmica na evolução da resistência bacteriana frente a utilização dos antimicrobianos.

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Autores: Gabriela Kraychete, Ingrid Camelo e Pedro Vaz Monteiro Dias  Revisão: Raquel R. Bonelli