Complete Genome of Lactiplantibacillus plantarum 25 (LP25) Isolated from Commercialized Pig Feces

No mundo dos alimentos e da medicina, um tipo específico de bactéria conhecido como Lactiplantibacillus plantarum ocupa um lugar especial. É um trabalhador microscópico encontrado em alimentos fermentados, como o chucrute e os picles, e também é amplamente utilizado como um probiótico, um ajudante vivo adicionado a alimentos e suplementos para apoiar a saúde intestinal. Como esta bactéria é geralmente reconhecida como segura pelas autoridades de saúde, os cientistas frequentemente a utilizam como um veículo de entrega para vacinas ou como uma fábrica para produzir proteínas úteis. No entanto, como acontece com qualquer ser vivo introduzido no corpo, há a necessidade de compreender completamente a sua composição genética. Tal como um mecânico precisa de conhecer cada peça de um motor antes de o colocar num carro, os investigadores devem mapear todo o código genético de uma estirpe probiótica para garantir que ela não carrega riscos ocultos, como genes que possam torná-la resistente a antibióticos, que são medicamentos usados para matar bactérias nocivas.

Uma equipa de investigadores da Universidade Nacional de Kangwon, na Coreia do Sul, forneceu agora este mapa genético completo para uma estirpe específica desta bactéria, conhecida como LP25. Esta estirpe em particular foi originalmente recolhida a partir das fezes de porcos de uma exploração comercial e tornou-se, desde então, uma ferramenta favorita para cientistas que desejam manipular bactérias para entregar vacinas ou estudar a expressão genética. Os investigadores queriam saber exatamente o que havia dentro do manual de instruções genéticas da LP25 para confirmar a sua segurança e compreender o seu potencial. Para fazer isto, eles não olharam apenas para alguns genes; eles sequenciaram o genoma completo, que é o conjunto total de instruções de DNA que diz à bactéria como viver e funcionar.

A equipa utilizou duas poderosas tecnologias de sequenciação para ler o DNA. Um método lê o código genético em fragmentos curtos e altamente precisos, enquanto o outro lê extensões muito mais longas de DNA. Ao combinar os resultados de ambos os métodos, eles foram capazes de montar uma imagem completa e livre de erros da estrutura genética da bactéria. O resultado final revelou que a LP25 possui um único cromossoma circular que tem 3.298.237 pares de bases de comprimento. Além deste cromossoma principal, a bactéria carrega três anéis menores e independentes de DNA chamados plasmídeos, que são como kits de ferramentas extras que a célula pode utilizar. Os investigadores identificaram 3.172 genes distintos dentro deste material genético, que atuam como as instruções para construir as proteínas de que a bactéria precisa para sobreviver.

Quando os cientistas analisaram estes genes, descobriram várias características que explicam por que esta bactéria é tão útil. Eles descobriram um grupo de genes responsáveis pela produção de lactiplanticina, uma substância natural que pode inibir o crescimento de outras bactérias, o que ajuda a estirpe a competir no seu ambiente. Mais importante para a segurança, eles procuraram genes que pudessem permitir que a bactéria resistisse a antibióticos. A sua busca encontrou dois genes desse tipo: um que proporciona resistência a um tipo de antibiótico chamado tetraciclina e outro que resiste a um fármaco chamado lincomicina. Estes genes estavam localizados nos anéis de plasmídeos menores, em vez de estarem no cromossoma principal. Os investigadores observaram que, embora tenham encontrado estas instruções genéticas, não testaram a bactéria num laboratório para ver se ela realmente resiste aos fármacos num sistema vivo; eles apenas encontraram os projetos da resistência.

O estudo também colocou esta estirpe na árvore genealógica de bactérias relacionadas. Ao comparar os genes principais da LP25 com os de outras espécies semelhantes, os investigadores descobriram que ela está mais estreitamente relacionada com outra estirpe chamada L. plantarum W32. Isto confirma a sua identidade e ajuda os cientistas a compreender como ela se encaixa no mundo mais amplo das bactérias do ácido láctico. Os dados genéticos completos, incluindo os mapas do cromossoma e dos plasmídeos, foram disponibilizados ao público através de bases de dados internacionais. Isto permite que outros cientistas utilizem esta informação para comparar diferentes estirpes, verificar a segurança em novas aplicações ou desenhar melhores formas de utilizar esta bactéria como uma ferramenta para a saúde humana.

Embora o estudo forneça um blueprint genético abrangente, os autores são cuidadosos ao notar os seus limites. Os dados provêm de um único isolado, o que significa que representam esta estirpe específica e não podem ser automaticamente aplicados a todas as bactérias L. plantarum encontradas no mundo. Além disso, a identificação dos genes de resistência a antibióticos foi feita através de análise computacional da sequência de DNA, e não através de experiências físicas que meçam como as bactérias reagem aos fármacos. Da mesma forma, a presença dos genes da lactiplanticina sugere que a bactéria pode produzir compostos antimicrobianos, mas a equipa não realizou testes para confirmar que ela realmente mata outras bactérias numa placa de cultura. Estas descobertas servem como um ponto de referência de alta qualidade, oferecendo uma visão clara e detalhada do panorama genético de uma estirpe probiótica amplamente utilizada, ao mesmo tempo que deixam a confirmação final do seu comportamento para futuros experimentos laboratoriais.