{"id":21659,"date":"2024-02-20T09:29:21","date_gmt":"2024-02-20T12:29:21","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sbfisica.org.br\/v1\/sbf-wp2027\/?p=21659"},"modified":"2024-02-20T09:29:22","modified_gmt":"2024-02-20T12:29:22","slug":"professor-da-unb-aprimora-equacoes-que-explicam-o-movimento-bacteriano","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sbfisica.org.br\/v1\/sbf\/professor-da-unb-aprimora-equacoes-que-explicam-o-movimento-bacteriano\/","title":{"rendered":"Professor da UnB aprimora equa\u00e7\u00f5es que explicam o movimento bacteriano"},"content":{"rendered":"\n

O estudo conseguiu explicar o mecanismo de transmiss\u00e3o de informa\u00e7\u00f5es da bact\u00e9ria Escherichia coli, que normalmente faz parte do trato intestinal de humanos e cujo conhecimento pode permitir maior compreens\u00e3o dos seres vivos<\/em><\/p>\n\n\n\n

O f\u00edsico Bernardo de Assun\u00e7\u00e3o Mello, professor do Instituto de F\u00edsica da Universidade de Bras\u00edlia (UnB), conseguiu aprimorar as equa\u00e7\u00f5es matem\u00e1ticas em busca de entender o processo de quimiotaxia da bact\u00e9ria Escherichia coli<\/em>, que normalmente habita o trato intestinal de seres humanos e outros animais de sangue quente. Essa bact\u00e9ria tem papel importante no processo de digest\u00e3o de alimentos e produ\u00e7\u00e3o de vitamina K. O estudo \u201cA nonequilibrium allosteric model for receptor-kinase complexes: The role of energy dissipation in chemotaxis signaling<\/a>\u201d foi publicado em 12 de outubro de 2023 no peri\u00f3dico PNAS. O trabalho foi realizado em parceria com pesquisadores da University of Missouri, Princeton University e IBM Research – Thomas J. Watson Research Center: Yorktown Heights (New York, USA).<\/p>\n\n\n\n

A palavra quimiotaxia expressa o movimento realizado pela bact\u00e9ria em busca de alimentos, como maltose ou glicose, por meio de est\u00edmulos qu\u00edmicos. O f\u00edsico, que come\u00e7ou a estudar essa bact\u00e9ria em 2001 e publicou seu primeiro trabalho dois anos depois, explica que \u00e9 poss\u00edvel compar\u00e1-la \u00e0 uma m\u00e1quina dividida em tr\u00eas partes: na parte externa, h\u00e1 receptores na parede celular da bact\u00e9ria que se ligam a elementos qu\u00edmicos que a atraem, como a glicose; quando uma mol\u00e9cula se liga ao receptor, um sinal \u00e9 enviado, que ao entrar na bact\u00e9ria, esses elementos v\u00e3o processar o sinal e acionar prote\u00ednas, como a Che-Y; esta por sua vez aciona o terceiro est\u00e1gio, que \u00e9 a parte da bact\u00e9ria que pode ser considerada como uma h\u00e9lice de um barco, que a impulsiona para frente.<\/p>\n\n\n

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F\u00edsico Bernardo de Assun\u00e7\u00e3o Mello<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

\u201cA adapta\u00e7\u00e3o a est\u00edmulos de diferentes intensidades \u00e9 um processo que se assemelha ao que ocorre com nossos olhos quando entramos na sala de cinema logo ap\u00f3s o filme come\u00e7ar. A princ\u00edpio, n\u00e3o conseguimos enxergar as poltronas at\u00e9 que os olhos se acostumem no escuro. No nosso caso, h\u00e1 milh\u00f5es de c\u00e9lulas envolvidas. Mas a E. Coli<\/em> \u00e9 s\u00f3 uma c\u00e9lula, tudo acontece num maquin\u00e1rio muito simples se comparado ao de seres vivos multicelulares\u201d, explica o f\u00edsico.<\/p>\n\n\n\n

Mello participou de pesquisas de forma a chegar o mais pr\u00f3ximo poss\u00edvel do que se observa em laborat\u00f3rio. Dentro da Biologia, os f\u00edsicos buscam dar um suporte quantitativo \u00e0s pesquisas, criando f\u00f3rmulas e equa\u00e7\u00f5es matem\u00e1ticas que possam traduzir o que ocorre com esses organismos. Os c\u00e1lculos dos quais Mello havia participado anteriormente analisaram o processo de transmiss\u00e3o de informa\u00e7\u00f5es fora e dentro da c\u00e9lula, sem considerar os processos que envolvem a libera\u00e7\u00e3o de energia, como a atua\u00e7\u00e3o da hidr\u00f3lise do trifosfato de adenosina (ATP), a \u201cenergia el\u00e9trica\u201d dos seres vivos. Seus estudos foram muito importantes porque explicavam grande parte do processo e tamb\u00e9m conseguiram descobrir que os receptores celulares se comunicam como uma rede de Ising, um modelo amplamente conhecido por todos os f\u00edsicos e frequentemente utilizado para explicar o magnetismo.<\/p>\n\n\n\n

Mas pesquisas recentes em laborat\u00f3rio, feita por bi\u00f3logos, revelaram que o modelo que o f\u00edsico brasileiro j\u00e1 havia criado precisava de ajustes porque, com a tecnologia atual, \u00e9 poss\u00edvel determinar a quantidade de receptores no lado externo da c\u00e9lula em contato com os elementos qu\u00edmicos exteriores \u00e0 c\u00e9lula, que extrapolam o modelo matem\u00e1tico. E, em seu novo estudo, Mello considera o processo de atua\u00e7\u00e3o da ATP na E. Coli<\/em>. Composta por uma base nitrogenada (adenina), um a\u00e7\u00facar de cinco carbonos (ribose) e tr\u00eas grupos fosfato, a ATP fornece energia \u00e0 bact\u00e9ria para rea\u00e7\u00f5es irrevers\u00edveis. Ao entrar em contato com receptores, um fosfato \u00e9 transferido a uma prote\u00edna envolvida na quimiotaxia, liberando energia.<\/p>\n\n\n\n

\u201cO que a gente tinha percebido \u00e9 que havia um detalhe mal explicado. Apesar de o nosso modelo explicar como a c\u00e9lula \u00e9 capaz de reagir aos n\u00edveis de concentra\u00e7\u00e3o se adaptando ao meio, fizemos uma suposi\u00e7\u00e3o de como isso acontecia, mas percebemos que n\u00e3o estava completamente correta\u201d, explica Mello. \u201cE um bi\u00f3logo mediu a quantidade de mol\u00e9culas no receptor. E vimos que era preciso fazer corre\u00e7\u00e3o: essa liga\u00e7\u00e3o, da prote\u00edna Che-Y, que transfere do receptor para o motor, o acoplamento do grupo fosfato vem justamente de uma mol\u00e9cula de ATP. Quando um desses fosfatos \u00e9 transmitido, ele se torna ADP, e ele deu energia para o processo, coisa que n\u00e3o t\u00ednhamos considerado. E fizemos melhor os c\u00e1lculos e mostramos que o mesmo modelo poderia explicar o processo se eu considerar a energia entrando do grupo fosfato.\u201d<\/p>\n\n\n\n

Mello explica que h\u00e1 tamb\u00e9m um outro lado muito interessante da E. Coli<\/em>, que apesar de ser muito estudada pela biologia, h\u00e1 muito ainda a se descobrir. \u201cO \u00e1tomo de hidrog\u00eanio, por exemplo, \u00e9 o elemento mais simples, composto de um el\u00e9tron e um pr\u00f3ton, e por isso \u00e9 um modelo para a f\u00edsica; a E. Coli<\/em> \u00e9 como se fosse o \u2018hidrog\u00eanio\u2019 da Biologia, que poder\u00e1 ajudar a entender os seres vivos\u201d, explica o cientista.<\/p>\n\n\n\n

H\u00e1 um processo de informa\u00e7\u00e3o dentro da bact\u00e9ria muito interessante. Para que ela possa se mover em dire\u00e7\u00e3o a regi\u00f5es com alta concentra\u00e7\u00e3o de nutrientes, explica Mello, ela precisa ter uma \u201cmem\u00f3ria\u201d da concentra\u00e7\u00e3o que havia algum tempo antes. \u201cEla n\u00e3o tem neur\u00f4nio, mas \u00e9 uma esp\u00e9cie de mem\u00f3ria que permite esse processamento de informa\u00e7\u00f5es. E o nosso estudo revelou que o consumo de energia permite que esse processo seja mais preciso, mais sens\u00edvel, tudo isso porque consome energia. Para melhorar um processo precisa gastar energia\u201d, conclui o cientista brasileiro. Esta \u00e9 uma pesquisa b\u00e1sica, sem aplica\u00e7\u00f5es no momento, mas que pode colaborar para ampliar o conhecimento sobre os organismos vivos.<\/p>\n\n\n\n

(Colaborou Roger Marzochi)<\/strong><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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