Uma equipe de pesquisa interdisciplinar liderada pelo Instituto Leibniz-HKI em Jena descobriu um novo grupo de produtos naturais bioativos em bactérias patogênicas do gênero Pandoraea : as pandorabactinas. Essas substâncias permitem que as bactérias extraiam ferro vital de outros microrganismos e, assim, podem influenciar o equilíbrio microbiano nos pulmões humanos.
As bactérias do gênero Pandoraea foram pouco estudadas até o momento. Seu nome evoca a caixa de Pandora da mitologia grega, um símbolo de perigos incontroláveis. "Estávamos trabalhando com uma bactéria resistente a antibióticos", diz Elena Herzog. Ela é a primeira autora da publicação e doutoranda na equipe de Christian Hertweck, pesquisador principal do estudo no Instituto Leibniz de Pesquisa de Produtos Naturais e Biologia de Infecções (Leibniz-HKI). Como muitas coisas na natureza, no entanto, essas bactérias patogênicas também possuem atributos positivos. "As bactérias Pandoraea não representam apenas riscos. Elas também produzem produtos naturais com propriedades antibacterianas."
Apesar do elevado risco para a saúde representado pela Pandoraea , as propriedades moleculares dessas bactérias eram anteriormente pouco compreendidas. "Sabíamos apenas que elas ocorriam na natureza e podiam ser patogênicas porque foram encontradas no microbioma pulmonar de pacientes com fibrose cística ou sepse", explica Herzog.
Assim como para a maioria dos organismos vivos, o ferro é essencial para as bactérias. "O ferro desempenha um papel central, por exemplo, nas enzimas e na cadeia respiratória dos organismos vivos", explica Herzog. Particularmente em ambientes com deficiência de ferro, como o corpo humano, as condições para a absorção suficiente desse elemento estão longe do ideal. Muitos microrganismos, portanto, produzem os chamados sideróforos: pequenas moléculas que se ligam ao ferro do ambiente e o transportam para dentro da célula.
“No entanto, não se conheciam fatores de virulência ou de nicho para as bactérias Pandoraea que pudessem ajudá-las a sobreviver”, disse Herzog. A equipe de pesquisa, portanto, queria descobrir como as cepas de Pandoraea conseguem se impor em um ambiente tão competitivo.
Utilizando análises bioinformáticas, a equipe identificou um agrupamento de genes até então desconhecido, chamado pan. Ele codifica uma sintetase de peptídeos não ribossômicos – uma enzima típica para a produção de sideróforos . "Começamos com uma análise de agrupamento de genes e buscamos especificamente por genes que pudessem ser responsáveis pela produção de sideróforos", relata Herzog.
Por meio da inativação direcionada de genes, métodos baseados em cultura e técnicas analíticas de ponta — incluindo espectrometria de massa, espectroscopia de RMN, degradação química e derivatização — pesquisadores de Jena conseguiram isolar dois novos produtos naturais e elucidar suas estruturas químicas: Pandorabactina A e B. Ambas são capazes de complexar ferro e podem desempenhar um papel importante na forma como as cepas de Pandoraea sobrevivem em ambientes hostis. "As moléculas ajudam as bactérias a absorver ferro quando ele é escasso em seu ambiente", afirma Herzog.
Os bioensaios também mostraram que as pandorabactinas inibem o crescimento de outras bactérias, como Pseudomonas, Mycobacterium e Stenotrophomonas, privando esses competidores de ferro.
Análises de amostras de escarro dos pulmões de pacientes com fibrose cística também revelaram que a detecção do agrupamento pan-gênico se correlaciona com alterações no microbioma pulmonar. As pandorabactinas podem, portanto, ter uma influência direta nas comunidades microbianas em pulmões doentes.
“No entanto, ainda é muito cedo para extrair aplicações médicas dessas descobertas”, enfatiza Herzog. Mesmo assim, a descoberta fornece informações importantes sobre as estratégias de sobrevivência das bactérias do gênero Pandoraea e sobre a complexa competição por recursos vitais no corpo humano.
Publicação original
Herzog E, Ishida K, Scherlach K, Chen X, Bartels B, Niehs SP, Cheaib B, Panagiotou G, Hertweck C (2025) Sideróforos antibacterianos de patógenos Pandoraea e seu impacto na microbiota pulmonar doente . Angew Chem Int Ed 64(24), e202505714
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