A Wolbachia pipientis protein confers resistance to virus infection in Drosophila melanogaster

No mundo microscópico dos insetos, uma pequena bactéria chamada Wolbachia vive dentro das células de muitas espécies diferentes, desde moscas-das-frutas até mosquitos. Esta bactéria é uma mestre da manipulação; ela pode alterar a forma como o seu hospedeiro se reproduz e, talvez o mais importante para a saúde humana, pode blindar o seu hospedeiro contra infeções virais. Esta capacidade despertou grande interesse entre os cientistas porque a Wolbachia está atualmente a ser libertada em populações de mosquitos selvagens para impedir que espalhem doenças perigosas como a dengue e o Zika às pessoas. No entanto, um grande mistério permanecia: exatamente como é que esta bactéria constrói um escudo tão forte contra vírus? Embora os investigadores soubessem que a proteção existia, as ferramentas moleculares específicas que a bactéria utiliza para ativar as defesas imunitárias do hospedeiro eram, em grande parte, desconhecidas.

Uma equipa de investigadores do Instituto Max Planck para a Biologia do Envelhecimento, na Alemanha, desvendou agora uma peça fundamental deste puzzle. Ao estudar moscas-das-frutas com uma mutação genética específica que afeta a forma como processam a insulina, os cientistas descobriram que estas moscas abrigam níveis de Wolbachia muito superiores aos das moscas normais. Esta alta densidade de bactérias tornou as moscas mutantes excecionalmente resistentes a um vírus chamado Vírus C de Drosophila. Os investigadores analisaram então o interior das bactérias para ver quais os genes que estavam a trabalhar em excesso nestes ambientes de alta densidade. Eles descobriram que as bactérias estavam a produzir grandes quantidades de uma proteína específica, a qual nomearam WD0754. Esta proteína pertence a uma família conhecida por possuir "domínios de anquirina", estruturas que frequentemente ajudam as proteínas a interagir com outras moléculas. Quando os cientistas testaram esta proteína, descobriram que ela era o elo perdido: era o agente específico que desencadeava o sistema imunitário da mosca para combater o vírus.

Para compreender o que esta proteína realmente faz, os investigadores criaram linhagens especiais de moscas-das-frutas que podiam ser induzidas a produzir a proteína WD0754 à vontade. Eles descobriram que a quantidade de proteína produzida importava imenso. Quando as moscas eram forçadas a produzir demasiado dela, a proteína tornava-se tóxica, fazendo com que as moscas morressem muito rapidamente e parassem de comer ou de pôr ovos. No entanto, quando os investigadores reduziram cuidadosamente a quantidade de proteína que as moscas produziam, a toxicidade desapareceu. Em vez disso, as moscas tornaram-se notavelmente resistentes. Quando expostas ao vírus, estas moscas sobreviveram muito mais tempo do que as moscas normais, e a quantidade de vírus dentro dos seus corpos diminuiu significativamente. Isto mostrou que uma dose pequena e controlada desta proteína bacteriana era suficiente para preparar o sistema imunitário da mosca sem prejudicar o hospedeiro.

A equipa investigou então como esta proteína alcançava tal proteção. Eles examinaram as proteínas dentro das células das moscas e descobriram que a presença de WD0754 causava um aumento massivo na produção de moléculas de defesa antiviral. Especificamente, ativava uma via imunitária importante conhecida como via IMD, que é um sistema de alarme central nos insetos. A proteína desencadeava o movimento de uma molécula chave nesta via, chamada Relish, da área de armazenamento da célula para o seu centro de comando, o núcleo, onde poderia ordenar a produção de armas imunitárias. Para provar que esta via era essencial, os investigadores testaram a proteína em moscas que careciam da capacidade de utilizar a molécula Relish. Nestas moscas, a proteína WD0754 falhou em proporcionar qualquer proteção contra o vírus. Isto confirmou que a proteína funciona ao ligar especificamente este interruptor imunitário.

Curiosamente, a proteção proporcionada por esta proteína não era universal. Embora fosse eficaz a travar o Vírus C de Drosophila, não protegia as moscas contra um vírus diferente chamado Vírus Flock House. Esta distinção é importante porque sugere que a bactéria não utiliza um instrumento único e bruto para bloquear todos os vírus. Em vez disso, ela provavelmente emprega uma estratégia sofisticada e direcionada que ativa respostas imunitárias específicas dependendo da ameaça. Os investigadores também notaram que, embora esta proteína seja poderosa, não é a única ferramenta que a Wolbachia utiliza, uma vez que a bactéria pode proteger contra uma gama mais ampla de vírus do que esta única proteína consegue gerir sozinha.

O estudo destaca uma relação complexa entre a bactéria e o seu hospedeiro. As moscas mutantes utilizadas no experimento tinham um defeito genético que baixava a sua sinalização de insulina, um processo que regula o crescimento e o metabolismo. Nestas moscas, a bactéria prosperava, atingindo números muito mais elevados do que nas moscas normais. Os investigadores sugerem que a bactéria pode estar a tirar partido deste ambiente para produzir mais das suas proteínas protetoras, talvez para garantir a sua própria sobrevivência e transmissão para a próxima geração de moscas. Embora a razão exata pela qual a bactéria aumenta em número quando a sinalização de insulina é baixa permaneça incerta, o resultado é uma demonstração clara de como uma pequena proteína bacteriana pode reconfigurar o sistema imunitário de um inseto.

Esta descoberta faz avançar o campo ao identificar um mecanismo concreto por trás do fenómeno do bloqueio de patógenos. Mostra que a Wolbachia não ocupa apenas passivamente o espaço numa célula; ela secreta ativamente uma proteína que atua como um sinal para o sistema imunitário do hospedeiro. Esta proteína, WD0754, serve como uma chave molecular que desbloqueia as defesas naturais da mosca. As descobertas sugerem que o sucesso do uso da Wolbachia para controlar mosquitos transmissores de doenças pode depender de mecanismos semelhantes, onde a bactéria ativa as próprias vias imunitárias do inseto para combater vírus humanos. Ao compreender as proteínas específicas envolvidas, os cientistas poderão eventualmente projetar melhores controles biológicos ou desenvolver novas formas de aumentar a imunidade contra doenças virais, transformando as estratégias naturais destes simbiontes microscópicos em poderosas ferramentas para a saúde pública.