Motores Flagelares: O Segredo por detrás da Eficiência Energética de Quase 100% das Bactérias

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Quando as pessoas pensam em motores, normalmente imaginam-nos em veículos ou máquinas. No entanto, os motores biológicos existem há milhões de anos, especialmente nos microorganismos. Muitas bactérias dependem de estruturas semelhantes a caudas, chamadas flagelos, que rodam para as impulsionar através dos fluidos. Este movimento é acionado por um complexo de proteínas conhecido como motor flagelar.

O motor flagelar é constituído por dois componentes principais: o rotor e os estatores. O rotor é uma grande estrutura rotativa ancorada na membrana celular que impulsiona o movimento do flagelo. À volta do rotor, os estatores são estruturas mais pequenas com vias iónicas que transportam protões ou iões de sódio, dependendo da espécie bacteriana. À medida que estas partículas carregadas passam, os estatores sofrem alterações estruturais que aplicam força ao rotor, fazendo-o girar. Embora muita investigação se tenha centrado nos estatores, a estrutura e a função exactas das suas vias iónicas continuam por esclarecer.

Uma equipa liderada pelo Professor Assistente Tatsuro Nishikino do Instituto de Tecnologia de Nagoya estudou o motor flagelar do Vibrio alginolyticus, com colaboradores da Universidade de Osaka, do Instituto de Tecnologia de Quioto e da Universidade de Nagoya. As suas descobertas, publicadas na revista Proceedings of the National Academy of Sciences em 30 de dezembro de 2024, utilizaram a microscopia crioelectrónica (CryoEM) para captar imagens de alta resolução do V. alginolyticus normal e geneticamente modificado. A equipa identificou as principais cavidades moleculares para os iões de sódio através de imagens de complexos de estator em vários estados.

Novo modelo explica o fluxo de iões de sódio através do estator do motor flagelar em Vibrio alginolyticus e como o fenamil o inibe

Com base nos seus resultados, a equipa propôs um modelo que explica o fluxo de iões de sódio através do estator. As subunidades que formam os estatores em Vibrio alginolyticus estão dispostas em anel, actuando como filtros baseados no tamanho que permitem seletivamente a entrada de iões de sódio nas cavidades identificadas. Os investigadores também exploraram a forma como o fenamil, um bloqueador de canais iónicos, inibe o fluxo de iões de sódio através do estator.

Modelo proposto de fluxo de iões de sódio
Os resultados do estudo podem ter implicações médicas significativas. Como refere Tatsuro, “o movimento baseado em flagelos desempenha um papel nas infecções e na toxicidade de algumas bactérias patogénicas. Uma das motivações por detrás deste estudo foi encontrar formas de restringir o movimento das bactérias e de as inativar. Compreender o mecanismo molecular da motilidade flagelar é crucial para este objetivo”.

Além disso, os conhecimentos sobre os motores flagelares podem conduzir a concepções inovadoras de máquinas microscópicas. Tatsuro explica: “Os motores flagelares são nanomáquinas moleculares com um diâmetro de cerca de 45 nm e uma eficiência de conversão de energia próxima dos 100%. As nossas descobertas são um passo importante para a compreensão dos seus mecanismos de geração de binário, que são essenciais para a engenharia de motores moleculares à nanoescala”.

Esperamos que mais investigação continue a desvendar os segredos destas incríveis máquinas naturais!

Leia o Artigo Original: Scitechdaily

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