Atividade da proteína Gp16-43 de Ralstonia virus phiAP1 na inibição e degradação de biofilme bacteriano

Abstract

Os vírus que infectam bactérias (bacteriófagos) são os organismos mais abundantes do planeta, e desempenham importantes funções para a manutenção do ecossistema. Nos últimos anos, o uso de vírus como ferramenta de controle biológico tem ganhado bastante atenção, devido, principalmente, à dificuldade de se isolar novas drogas antimicrobianas e à seleção de bactérias resistentes às drogas já existentes. Devido a esse potencial como agentes de controle biológico, as descobertas sobre esses vírus têm aumentado o que amplia as perspectivas de controle de doenças. O biofilme bacteriano representa um importante fator de virulência em bactérias patogênicas. A matriz de exopolímeros presente no biofilme confere limitação à penetração de agentes antimicrobianos e aumenta a tolerância às defesas do hospedeiro, dificultando o controle de bactérias patogênicas produtoras de biofilme. Os bacteriófagos codificam proteínas associadas à lise celular com interessante aplicação no controle desses microrganismos. As despolimerases virais são uma classe de proteínas que desempenham um papel importante no processo de infecção do vírus em seu hospedeiro, atuando na matriz exopolissacarídea do biofilme bacteriano para permitir uma infecção viral eficiente. Desta forma, tem sido apontada como sendo um interessante agente de inibição e/ou degradação do biofilme de bactérias patogênicas. Este estudo traz a caracterização da atividade de uma nova despolimerase associada ao vírion (Gp16-43) codificada pelo vírus Ralstonia virus phiAP1. Gp16-43 foi eficiente para inibir a formação do biofilme de E. coli, R. pseudosolanacearum e S. aureus. Baixas concentrações de proteínas (250- 500 µg/mL) já foram capazes de reduzir a formação de biofilme dessas bactérias. A proteína Gp16-43 foi capaz de degradar o biofilme formado de E. coli e R. pseudosolanacearum, sendo mais eficiente na concentração de 1375 µg/mL, mas não no biofilme de S. aureus. Com base nesses resultados, a Gp16-43, uma nova exopolissacarídeo-despolimerase derivada de vírus, representa uma nova estratégia de grande potencial biotecnológico para prevenir e degradar a formação de biofilme de microrganismos Gram-positivos e Gram-negativos.

Viruses that infect bacteria (bacteriophages) are the most abundant organisms on the planet and play important roles in maintaining the ecosystem. In recent years, the use of viruses as a biological control tool has gained much attention, mainly due to the difficulty of isolating new antimicrobial drugs and the selection of existing drug- resistant bacteria. Because of their potential as biological control agents, discoveries about these viruses have increased, which broadens the prospects for disease control. Bacterial biofilm represents an important virulence factor in pathogenic bacteria. The exopolymer matrix present in biofilm confers antimicrobial penetration limitation and increases tolerance to host defenses, making it difficult to control biofilm-producing pathogenic bacteria. Bacteriophages encode proteins associated with cell lysis with interesting applications in the control of these microorganisms. Viral depolymerases are a class of proteins that play an important role in the process of virus infection in their host, acting on the exopolysaccharide matrix of the bacterial biofilm to enable efficient viral infection. Thus, it has been pointed out as an interesting agent of biofilm inhibition and/or degradation of pathogenic bacteria. This study characterizes the activity of a new virion-associated depolymerase (Gp16-43) encoded by the Ralstonia virus phiAP1 virus. Gp16-43 was efficient to inhibit the biofilm formation of E. coli, R. pseudosolanacearum and S. aureus. Low protein concentrations (250-500 µg / mL) have already been able to reduce the biofilm formation of these bacteria. The protein Gp16-43 was able to degrade the biofilm formed from E. coli and R. pseudosolanacearum, being more efficient in the concentration of 1375 µg / mL, but not in the S. aureus biofilm. Based on these results, Gp16-43, a new virus-derived exopolysaccharide depolymerase, represents a novel strategy of great biotechnological potential to prevent and degrade biofilm formation of Gram-positive and Gram-negative microorganisms.