Bacteriófago ϕ29

junho 29, 2020
Os vírus que infectam as bactérias são chamados de bacteriófagos. Margarita Salas estudou o fago ϕ29 e descobriu uma enzima capaz de catalisar a amplificação do DNA em alta velocidade.

Margarita Salas foi uma bioquímica espanhola que recebeu o Prêmio Inventor Europeu de 2019. Ela dedicou a maior parte da sua carreira científica ao estudo de um vírus bacteriófago chamado ϕ29 (phi29), que hoje possui grandes aplicações biotecnológicas.

Para se ter uma ideia do que é esse vírus, a palavra bacteriófago vem da combinação de “bactérias” e “fago” (que significa comer, em grego). Então, estamos falando de um vírus que “come” bactérias.

A seguir, vamos apresentar da maneira mais simples possível informações sobre a grande descoberta que Salas fez sobre esse organismo acelular e a sua utilidade no mundo da pesquisa.

A estrutura de um vírus

Um vírus é um agente microscópico que infecta muitos organismos, desde animais, plantas e fungos até bactérias. Os vírus não possuem sua própria entidade, ou seja, dependem de outras células para se reproduzir, e é por isso que são considerados parasitas obrigatórios.

No seu interior, o vírus contém o material genético, DNA ou RNA, necessário para codificar suas proteínas, e é envolto externamente por uma cápsula onde são encontradas as proteínas de adesão que serão usadas para se ligar à superfície de outras células.

O termo bacteriófago e sua importância

Os bacteriófagos (ou fagos) são vírus que infectam bactérias. Por um lado, existem aqueles que integram seu genoma no cromossomo da célula hospedeira (fagos lisogênicos), fornecendo às bactérias genes que codificam novas proteínas e, por outro lado, existem aqueles que se replicam nela, produzindo sua subsequente lise (fagos líticos).

A importância que eles têm vem da capacidade de diminuir as populações bacterianas.

O termo bacteriófago e a sua importância

Seu uso é datado da década de 1920, quando Félix d’Herelle administrou um fago para tratar a disenteria em um garoto de 12 anos de idade, e os sintomas diminuíram até sua recuperação dentro de alguns dias.

Richard Bruynoghe e Joseph Maisin, em 1921, trataram uma doença de pele por Staphylococcus spp. com bacteriófagos, e os pacientes melhoraram progressivamente entre 24 e 48 horas. Além disso, também foram usados ​​para medicar milhares de pessoas com cólera ou peste bubônica.

Hoje em dia, a fagoterapia é utilizada na indústria alimentar para o controle da E. coli O157: H7 e na prática clínica para o tratamento de doenças infecciosas peritoneais, otite externa ou eliminação da P. aeruginosa em pacientes com fibrose cística.

Margarita Salas e o bacteriófago ϕ29

Margarita Salas, formada em bioquímica, foi uma das grandes cientistas da Espanha. Ela foi discípula de Severo Ochoa (Prêmio Nobel de Medicina), com quem trabalhou nos Estados Unidos, e passou 45 anos da sua vida estudando o fago ϕ29 durante a década de 1960.

Ela se baseou em três características para fazer seu projeto com esse agente infeccioso:

  • Seu pequeno tamanho (20 genes).
  • A complexidade da sua morfologia.
  • Ser um fago pouco conhecido à época.

O fago ϕ29 é um vírus lítico que pertence à família PodoviridaeConsiste em uma molécula de DNA de cadeia dupla e infecta as bactérias Bacillus subtilis e outras bactérias do gênero Bacillus.

Esse bacteriófago tem sido considerado um modelo de estudo na biologia molecular para a compreensão do controle da expressão gênica e de diferentes mecanismos biológicos, como a replicação (duplicação) do DNA.

Embora o trabalho de Salas tenha sido uma investigação básica, sua descoberta hoje tem uma aplicação biotecnológica importante: o uso da enzima DNA polimerase do fago ϕ29 para a amplificação do DNA.

Para facilitar a compreensão desse evento, destacamos que enzimas são proteínas que aceleram as reações químicas que ocorrem em todos os organismos. Nesse caso, a polimerase de DNA realiza a síntese de DNA a partir do DNA que serve como modelo.

Mas… O que é a amplificação do DNA?

A amplificação do DNA é realizada por um procedimento de laboratório chamado PCR (Reação em Cadeia da Polimerase), com o qual milhões de cópias dessa sequência são obtidas de uma pequena quantidade de DNA de interesse, facilitando sua análise e identificação. Seu criador, Kary Mullis, recebeu o Prêmio Nobel de Química em 1993.

Margarita Salas e o fago ϕ29

A descoberta de Salas da enzima DNA polimerase do fago ϕ29 permite a amplificação a partir de fragmentos muito menores, até mesmo do tamanho de uma célula, com menos de um erro em um milhão de pares de bases.

Esse sistema é conhecido como MDA (Amplificação de Deslocamento Múltiplo, sigla em inglês). Dessa maneira, os testes de DNA são mais rápidos e confiáveis.

Por fim, é válido destacar que a técnica que ela inventou tem múltiplas aplicações em diferentes campos científicos, como a oncologia, a arqueologia e a medicina forense. Por exemplo, permite identificar o dono de um fio de cabelo encontrado na cena de um crime e ajudar oncologistas a abordar pequenas subpopulações celulares que podem dar origem a tumores.

Margarita Salas dedicou toda a sua vida à pesquisa. Ela é considerada uma referência no mundo da ciência, e a sua descoberta abrirá muitas portas para novos avanços científicos.

  • Salas, M. (2012) My life with bacteriophage phi29. Journal Of Biological Chemistry 287,53.
  • Mojardín, L and Salas, M. (2016) Global transcriptional analysis of virus-host interactions between phage ϕ29 and Bacillus subtilis. Journal of Virology 90,20.
  • Blanco, L, Mencía, M, Lázaro, J.M, Salas, M and De Vega, M. (2010) Improvement of ϕ29 DNA polymerase amplification performance by fusion of DNA binding motifs. PNAS 107, 38.