Uma das principais bactérias causadoras da cárie é a Streptococcus mutan. Os cientistas sabem, no entanto, que existe uma segunda bactéria nociva chamada Streptococcus sobrinus que acelera a cárie dentária em algumas pessoas, mas muito pouco se sabe sobre esse micróbio. Isso mudará em breve, porque uma equipe de pesquisadores da Illinois Bioengineering, liderada pelo professor assistente Paul Jensen, conseguiu sequenciar com sucesso os genomas completos de três cepas de S. sobrinus.
De acordo com Jensen, S. sobrinus é difícil de trabalhar em laboratório e não está presente em todas as pessoas, então os pesquisadores concentraram seus esforços ao longo dos anos na compreensão do S. mutans mais estável e prevalente, que foi sequenciado em 2002. .
“Embora seja raro, S. sobrinus produz ácido mais rapidamente e está associado aos desfechos clínicos mais pobres, especialmente entre as crianças”, observou Jensen, pesquisador do Instituto Carl R. Woese de Biologia Genômica no campus. “Se S. sobrinus estiver presente juntamente com S. mutans, você corre o risco de apresentar cárie dentária desenfreada, o que significa que existe algum nível de comunicação ou sinergia entre os dois que ainda não entendemos.”
Agora que o sequenciamento de S. sobrinus está completo, Jensen e seus alunos estão construindo modelos computacionais para entender melhor como as duas bactérias interagem e por que S. sobrinus pode causar tal cáries dentárias quando combinadas com a outra bactéria.
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Eles já confirmaram, por exemplo, que S. sobrinus não possui vias completas para a detecção de quorum, que é a capacidade que as bactérias têm para sentir e reagir a bactérias próximas e, por fim, proliferam.
De acordo com Jensen, as bactérias S. mutans enviam antenas na forma de um peptídeo para descobrir quantas outras de suas células estão próximas. Uma vez que as células de S. mutans atinjam um certo limiar, elas atacam e criam um desequilíbrio na boca da pessoa entre boas e más bactérias, o que leva à rápida formação de cáries.
“S. sobrinus não tem um sistema completo para fazer isso”, disse Jensen. “Estamos realmente curiosos para explorar isso e descobrir o que está faltando e por quê.”
Curiosamente, todo o sequenciamento do genoma de S. sobrinus foi completado por uma equipe de graduandos de Bioengenharia e alunos matriculados no programa de um ano de Mestrado em Engenharia, ao invés de candidatos a doutorado que tipicamente conduzem esse tipo de pesquisa ao longo de vários anos.
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“Para o campo de S. sobrinus, este é um trabalho inovador porque o campo foi atormentado por uma falta de informação”, disse Jensen. “Em 2018, é surpreendente que tivéssemos uma espécie inteira [de bactérias] que causasse doenças e não tivesse um genoma completo. No entanto, uma equipe ambiciosa de estudantes de graduação e de mestrado em engenharia concluiu o sequenciamento em um ano.”
Mia Sales, que se formou em maio deste ano, desvendou o funcionamento de duas espécies de S. sobrinus. Ela também construiu o computador que outros membros da equipe usavam para fazer as montagens iniciais do genoma.
O aluno de graduação Will Herbert trabalhou na parte de anotação do projeto, encontrando genes nas cadeias de aproximadamente 2 milhões de nucleotídeos de adenina (A), citosina (C), guanina (G) e timina (T) que compõem o genoma da S. sobrinus.
Outros colaboradores da pesquisa incluem os alunos de mestrado em Engenharia Yuting Du, Amitha Sandur e Naaman Stanley. “Este trabalho exemplifica a capacidade dos alunos para sintetizar a sua experiência de aprendizagem com uma visão completamente nova, resultando em uma publicação de pesquisa original”, disse o professor Dipanjan Pan, diretor do programa.
A equipe de Illinois fez o upload das informações de sequenciamento para o banco de dados público do GenBank, para que cientistas em todo o mundo tenham acesso à informação genômica de S. sobrinus. O trabalho completo foi publicado na revista Microbiology Resource Announcements sob o título: “Complete Genome Sequences of Streptococcus sobrinus SL1 (ATCC 33478 = DSM 20742), NIDR 6715-7 (ATCC 27351), NIDR 6715-15 (ATCC 27352), and NCTC 10919 (ATCC 33402)”.