BACTERIOCINAS PRODUZIDAS POR BACTÉRIAS GRAM POSITIVAS

Bactérias Gram positivas sintetizam bacteriocinas semelhantes aos 25

peptídeos antimicrobianos produzidos pelos eucariotos. As substâncias apresentam caráter catiônico e anfifílico. São muito abundantes e diversificadas, codificadas, mais comumente, por genes plasmidiais, podendo também ser codificadas por genes localizados em cromossomos e transpósons (Riley & Wertz, 2002; Gillor et al., 2009; Bakkal et al., 2012). Apresentam um amplo 30

espectro de ação. Por exemplo, bacteriocinas produzidas por Enterococcus, são ativas contra bactérias Gram positivas, como Staphylococcus, e bactérias Gram negativas, como Campylobacter e Salmonella (Belguesmia et al., 2010).

61 Diferentemente das colicinas, a síntese de bacteriocinas não é um evento letal para as bactérias Gram positivas. Isto se deve aos mecanismos de transporte utilizados para liberação das substâncias. Algumas células apresentam um sistema de transporte específico para bacteriocinas enquanto outras possuem a via de exportação sec-dependente (Riley & Wertz, 2002).

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As bacteriocinas sintetizadas por bactérias Gram positivas podem ser divididas em quatro grupos. A classe I inclui os lantibióticos, grupo bastante estudado. Algumas características relevantes deste grupo podem ser citadas. Os lantibióticos apresentam massa molecular inferior a 5 kDa, possuem aproximadamente 19 a 38 aminoacidos, são sintetizados a nível ribossomal, 10

sofrem modificações pós-traducionais e apresentam os aminoácidos lantionina e β-metil lantionina, os quais formam múltiplas estruturas em anéis, contribuindo para a resistência ao calor, à ação proteolítica, a uma ampla faixa de pH e à oxidação (Nishie et al., 2012).

Os lantibióticos apresentam amplo espectro de ação contra bactérias 15

Gram positivas e podem ser divididos em subgrupos. Os lantibióticos tipo A, como a nisina, são moléculas carregadas positivamente, que atuam formando poros nas células sensíveis e impedindo a síntese correta do peptideoglicano. Os lantibióticos do tipo B, como a mersacidina, atuam na síntese da parede celular. Uma terceira subclasse é composta por dois peptídeos lantibióticos, um que se 20

assemelha ao lantibiótico do tipo B e outro ao do tipo A, atuando tanto na formação de poros na célula alvo, como na desorganização da síntese do peptideoglicano (Garneau et al., 2002; Gillor et al., 2009; Lohans & Vederas; 2012; Nishie et al., 2012; Balciunas et al., 2013)

Na classe II, estão incluídas bacteriocinas estáveis ao calor, com massa 25

molecular inferior a 10 kDa, formadas por aminoácidos não modificados, sintetizadas, principalmente, por bactérias do ácido lático. Atuam na permeabilização da membrana citoplasmática, o que acarreta extravasamento do conteúdo celular. Esta classe divide-se em três subclasses, IIa, IIb e IIc. As bacteriocinas da subclasse IIa contêm aminoácidos modificados próximo à região 30

N-terminal e agem formando poros na membrana. Apresentam grande atividade contra Listeria monocytogenes. Os principais representantes são a pediocina, a sakacina A e a leucocina A. A subclasse IIb inclui bacteriocinas formadas por dois

62 peptídeos ativos que, separadamente, são inativos. Representantes desta subclasse são a plantaricina e a lactacina F. Bacteriocinas que apresentam uma ligação covalente entre a porção N-teminal e C-terminal, resultando em uma estrutura cíclica, são agrupadas na subclasse IIc. São produzidas por células com secreção sec-dependente; um exemplo é a lactococcina (Garneau et al., 2002; 5

Rea et al., 2011; Nishie et al., 2012; Balciunas et al., 2013).

Na classe III, enquadram-se bacteriocinas com massa molecular superior a 30 kDa, sensíveis ao calor, que promovem a lise da parede celular da bactéria alvo. A porção N-terminal é homologa a um endopeptídeo envolvido na síntese da parede celular e a porção C-terminal reconhece a célula alvo. Como exemplos, 10

citam-se a helveticina J e a millericina B. A classe IV agrupa bacteriocinas complexas, compostas por uma associação de proteínas com lipídios ou carboidratos (Garneau et al., 2002; Rea et al., 2011; Lohans & Vederas; 2012; Nishie et al., 2012; Balciunas et al., 2013). Entretanto, alguns pesquisadores sugerem que estas moléculas presentes nas bacteriocinas da classe IV seriam 15

apenas artefatos de purificação e a classe IV não representaria uma classe diferente de bacteriocina (Cleveland et al., 2001; Balciunas et al., 2013).

As bacteriocinas características de bactérias Gram positivas são sintetizadas como um pré-peptídeo inativo, que é transportado pela superfície da célula produtora durante a fase de crescimento exponencial, sendo clivado 20

enzimaticamente para tornar-se ativo (Balciunas et al., 2013).

Assim, as bacteriocinas de classe I são codificadas por um conjunto de genes, quais sejam, o gene estrutural, que codifica uma pré-bacteriocina; um gene que codifica uma proteína acessória responsável pelo processamento proteolítico do peptídeo líder; um gene que codifica as proteínas do sistema de 25

transporte ABC; um gene associado à regulação e um gene responsável pela imunidade, que protege a célula produtora contra a sua própria bacteriocina. A pré-bacteriocina inativa contém uma extremidade N-terminal ou peptídeo líder acoplado a uma porção C-terminal do pró-peptídeo. O pró-peptídeo é modificado, iniciando a maturação do peptídeo ativo. O peptídeo líder é clivado pela protease 30

antes ou após a translocação pelo sistema ABC. Por fim, a bacteriocina ativa é liberada (Dicks et al., 2011).

63 No que se refere a bacteriocinas de classe II, o conjunto de genes relacionados à expressão de bacteriocinas é semelhante ao descrito para a classe I. Observa-se um gene estrutural, um gene de imunidade, um gene que codifica as proteínas acessórias e um gene para a produção das proteínas do sistema de transporte ABC. O pré-peptideo codificado pelo gene estrutural 5

contém um peptídeo líder que é clivado pela protease, tornando-o ativo (Dicks et

al., 2011).

Foi demonstrado que algumas bacteriocinas produzidas por bactérias Gram positivas agem como moléculas autoindutoras, capazes de regular a sua própria expressão, atuando como mediadores de quorum sensing. Este 10

comportamento influência na simbiose, virulência, formação de biofilmes e competição (Majeed et al., 2011; Rebuffat, 2011b).

1.4.3 BACTERIOCINAS PRODUZIDAS POR BACTÉRIAS GRAM NEGATIVAS