2012-10-05

Subject: Afinal bactéria do arsénico prefere o fósforo

 

Afinal bactéria do arsénico prefere o fósforo

 

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@ Willard Clay/Getty Images/NatureA bactéria que alguns cientistas pensaram que podia utilizar arsénico em vez de fósforo no seu DNA afinal recorre a tudo o que pode para agarrar qualquer vestígio de fósforo que encontre.

A descoberta vem resolver uma questão recorrente desencadeada pelo controverso estudo publicado na revista Science em 2010, que alegava que a bactéria GFAJ-1 conseguia florescer nas condições de alta concentração de arsénico do lago Mono na Califórnia, sem metabolizar fósforo, um elemento essencial a todas as formas de vida conhecidas.

Apesar de esta e outras alegações do artigo terem sido posteriormente contestadas (ver 'Study challenges existence of arsenic-based life'), não era claro como a bactéria conseguia discernir duas moléculas virtualmente idênticas, o fosfato (PO43-) e o arsenato (AsO43-).

Dan Tawfik, que estuda a função proteica no Instituto de Ciência Weizmann em Rehovot, Israel, definiram agora o mecanismo pelo qual algumas das proteínas das bactérias se ligam ao fosfato e não ao arsenato. O estudo, publicado na última edição da revista Nature, sugere que a chave reside numa única ligação química e mostra que a 'bactéria do arsénico' tem uma forte preferência por fósforo e não por arsénico.

“Este estudo dá-nos uma resposta para o motivo porque a GFAJ-1 (e outras bactérias aparentadas) conseguem vingar em concentrações muito elevadas de arsénico”, dizem Tobias Erb e Julia Vorholt do Instituto Federal Suíço de Tecnologia em Zurique, co-autores deste último artigo e que também já o tinham sido num artigo de seguimento que lançou dúvidas sobre as alegações iniciais de vida à base de arsénico.

Os investigadores analisaram cinco tipos de proteínas que se ligam ao fosfato, transportando-o numa via molecular de entrada nas células, em quatro espécies de bactérias. Duas dessas espécies eram sensíveis ao arsenato e outras duas eram resistentes.

Para testar até que ponto estas proteínas eram eficazes na discriminação entre o fosfato e o arsenato, os investigadores colocaram-nas em solução com uma quantidade determinada de fosfato e diferentes concentrações de arsenato durante 24 horas. Seguidamente foram verificar a qual das moléculas é que as proteínas se ligavam.

O limiar de degradação da capacidade de discriminação foi considerado quando 50% das proteínas se ligavam ao arsenato, indicando que essa capacidade tinha sido ultrapassada. Mesmo em soluções com 500 vezes mais arsenato que fosfato, todas as cinco proteínas ainda mantinham a capacidade de se ligar preferencialmente ao fosfato e uma proteína, da bactéria do lago Mono, conseguia faze-lo com excessos de arsenato sobre fosfato até 4500 vezes.

 

A estrutura detalhada da proteína de uma das espécies, Pseudomonas fluorescens, revelou que a molécula de arsenato, que é ligeiramente maior que a do fosfato, distorce e enfraquece as ligações em volta de um átomo de hidrogénio que estabelece a ponte de hidrogénio com a proteína. Os investigadores também descobriram que uma versão mutada da proteína, em que esta ligação é alterada, era menos capaz de discriminar entre o fosfato e o arsenato.

Tawfik lembra como ficou chocado com a capacidade que as proteínas tinham de discriminar entre o fosfato essencial e o arsenato mortal. Isto não significa que o arsenato não entre nas bactérias, salienta ele, “apenas mostra que estas bactérias desenvolveram uma forma de obter fósforo em praticamente qualquer tipo de circunstância".

A espantosamente alta preferência por fósforo descoberta nas proteínas chave destas espécies representa apenas “o último prego no caixão" da hipótese de que a GFAJ-1 usava arsénico no seu DNA, diz Tawfik.

O último artigo mostra que o "monstro do arsénico" GFAJ-1 tem um trabalhão enorme, “ainda maior que outras formas de vida", para evitar o arsenato, diz Wolfgang Nitschke do Instituto Mediterrânico de Microbiologia em Marselha, França, co-autor de um comentário que questionava a conclusão de que a GFAJ-1 era capaz de substituir o fosfato pelo arsenato. “Isto mostra claramente que a vida não gosta de arsenato no citoplasma."

Felisa Wolfe-Simon, autora principal do artigo original da revista Science e agora a trabalhar no Laboratório Nacional Lawrence Berkeley em Berkeley, Califórnia, diz que o novo artigo “representa o tipo de estudo cuidadoso que realmente ajuda a comunidade". No entanto, salienta que este trabalho “não elimina necessariamente um mecanismo inteiramente novo" para a entrada de arsenato nas células. “Ainda há muitas questões interessantes em aberto", diz ela.

 

 

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