Cientistas sequenciam genoma do fungo que deu origem à penicilina

Em 1928, o biólogo Alexander Fleming revolucionou a história da medicina – acidentalmente. Ao estudar bactérias, ele deixou algumas placas de Petri cheia de Staphylococcus aureus em seu laboratório bagunçado. Algum tempo depois, ele notou que uma colônia de fungos cresceu em uma das placas, e as bactérias que estavam ali morreram. O fungo em questão era o Penicillium notatum, e Fleming descobriu que ele produzia uma substância capaz de romper a célula da bactéria. Era a penicilina: o primeiro antibiótico descoberto.

Quase um século depois, pesquisadores britânicos sequenciaram o genoma do mesmo fungo que cresceu originalmente no laboratório de Fleming, que foi congelado ainda com vida há mais de 70 anos. Os resultados, publicados na revista Scientific Reports, podem ajudar na batalha contra a resistência à antibióticos – algo que é cada vez mais presente em bactérias.

“Originalmente, planejávamos usar o fungo de Alexander Fleming para outros experimentos diferentes, mas percebemos, para nossa surpresa, que ninguém havia sequenciado o genoma deste Penicillium original, mesmo com todo seu significado histórico para o campo”, explicou Timothy Barraclough, professor da Universidade de Oxford, em comunicado.

A amostra do fungo estava congelada e armazenada no Centro Internacional de Biociências e Agricultura CABI, uma organização sem fins lucrativos que possui mais de 30 mil microrganismos em seu catálogo. Apesar desse mofo ser o responsável pela descoberta original e pela primeira penicilina medicinal produzida no Reino Unido, as primeiras versões do medicamento nos Estados Unidos vieram de cepas diferentes do fungo, que, ao longo dos anos, foram selecionadas artificialmente para produzir maior quantidade da substância. 

Dessa forma, o sequenciamento do DNA do fungo original permitiu traçar comparações com as cepas atuais usadas na produção industrial de penicilina nos Estados Unidos e no Reino Unido. A penicilina é uma arma usada pelo fungo para combater possíveis invasores, e – assim como as bactérias evoluem e desenvolvem resistência a antibióticos –, os fungos também são selecionados e aprimoram suas defesas contra os microrganismos. Os pesquisadores queriam entender como a versão britânica e a versão americana do fungo evoluíram de formas diferentes até hoje.

A equipe focou em dois tipos de genes específicos: os que estão envolvidos na produção da penicilina em si, e os que regulam a atividade enzimática do fungo e dão suporte à resposta de defesa. Os resultados mostraram que o mofo de Fleming e o mofo dos Estados Unidos têm praticamente o mesmo código genético quando se trata das enzimas regulatórias – mas o fungo americano tinha mais cópias desses genes, o que explica o porquê dessas cepas produzirem mais penicilina.

Não foi exatamente uma surpresa, já que o fungo americano foi selecionado artificialmente por cientistas com o intuito de usarem somente aqueles que produzem mais penicilina.

No entanto, o interessante foi notar que os genes codificadores da penicilina eram ligeiramente diferentes entre si. A equipe acredita que essa diferença foi causada por seleção natural, já que os fungos habitam diferentes ambientes e têm contato com micróbios e ameaças distintas – portanto, suas respostas de defesa também passaram a ser diferentes.

Entender esses processos naturais pode ser a chave que precisamos para combater um problema cada vez mais preocupante: o da superbactérias. Com o uso indiscriminado de antibióticos, a humanidade está selecionando as bactérias mais resistentes e esgotando cada vez mais nossas opções de tratamentos. Talvez as mudanças do genoma do fungo causadas pela seleção natural possam apontar um caminho para criar novas armas contra esses invasores.

“Nossa pesquisa pode ajudar a inspirar novas soluções para combater a resistência aos antibióticos”, explica Ayush Pathak, do Imperial College de Londres. “A produção industrial de penicilina se concentrou mais na quantidade total produzida. É possível que os métodos industriais tenham deixado passar algumas soluções para otimizar o design da penicilina, e podemos aprender com as respostas naturais.”