Cientistas revelam que cianobactérias transformaram sistema de DNA em esqueleto celular

Pesquisadores do Instituto de Ciência e Tecnologia da Áustria identificaram que cianobactérias reaproveitaram um antigo sistema molecular de separação de DNA para funcionar como um esqueleto celular.

O portal ScienceDaily detalhou como esse mecanismo agora controla o formato das células desses microrganismos que provocaram a Grande Oxigenação. Um estudo publicado na revista Science revela que a evolução adaptou um mecanismo genético ancestral para definir a forma das células bacterianas.

As cianobactérias enriqueceram a atmosfera terrestre com oxigênio há bilhões de anos e permitiram o surgimento da vida complexa. Esses organismos participam dos ciclos globais de carbono e nitrogênio e se adaptam a ambientes que vão desde fontes termais e regiões polares até superfícies urbanas.

O pós-doutor Benjamin Springstein, do grupo do professor Martin Loose no Instituto de Ciência e Tecnologia da Áustria, liderou a investigação. A equipe trabalhou em colaboração com o Institut Pasteur de Montevidéu, a Universidade de Kiel e a Universidade de Zurique.

A espécie Anabaena sp. PCC 7120 funciona como modelo de pesquisa há mais de três décadas. Durante a pandemia de COVID-19, Springstein revisou a literatura e notou a presença do sistema ParMR nos cromossomos da Anabaena em vez de apenas nos plasmídeos.

Essa observação o levou a investigar se o sistema havia mudado de função na bactéria multicelular. Os testes demonstraram que o componente ParR abandonou a ligação ao DNA e passou a se conectar às membranas lipídicas internas.

O ParM cria redes de filamentos sob a membrana que formam uma camada de polímeros proteicos semelhante a um córtex celular. Esses filamentos crescem e colapsam rapidamente de modo similar aos microtúbulos encontrados em células eucarióticas.

O professor Florian Schur e seu aluno Manjunath Javoor empregaram criomicroscopia eletrônica para mostrar que os filamentos são bipolares e crescem nas duas extremidades. A exclusão do sistema das células vivas provocou a perda do formato retangular nas bactérias, que se tornaram arredondadas e inchadas.

Essa mudança confirmou o novo papel do mecanismo na manutenção da arquitetura celular e não mais na segregação do DNA. Os cientistas rebatizaram o sistema como CorMR para indicar sua função estrutural atual.

A pesquisadora Daniela Megrian, do Institut Pasteur de Montevidéu, analisou geneticamente o processo e identificou as etapas da transformação evolutiva. O sistema migrou do plasmídeo para o cromossomo e sofreu modificações no tamanho e na estrutura das proteínas.

Ele adquiriu afinidade pela membrana e passou a ser regulado por um conjunto adicional de proteínas específicas. Essas alterações converteram gradualmente um mecanismo de segregação genética em uma ferramenta de modelagem da forma celular.

O achado demonstra como as cianobactérias multicelulares desenvolveram maior complexidade morfológica ao longo da evolução. A descoberta reforça que a evolução recicla componentes moleculares antigos para novas funções e abre caminhos para avanços em biotecnologia.

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