Análise in silico de genes e proteínas do mecanismo de quorum sensing por acil homoserina lactonas em espécies de Campylobacter

Abstract

O quorum sensing (QS) é um mecanismo de comunicação celular e, quando mediado por acil homoserina lactonas (AHLs) em bactérias Gram-negativas, é fundamental para a regulação de fenótipos de virulência e adaptação, sendo, por isso, amplamente estudado. Contudo, ainda é pouco explorado no gênero Campylobacter, um importante patógeno veiculado por alimentos e causador de gastroenterites e outras doenças. Assim, este estudo teve como objetivo investigar in silico a presença de genes, proteínas e domínios funcionais associados ao mecanismo de QS via AHLs em genomas completos de espécies de Campylobacter. Para isso, genes e proteínas de sintases (luxI e LuxI) e receptores (luxR e LuxR) de AHLs, bem como seus homólogos, foram recuperados de bancos de dados. Esses elementos foram analisados em 43 genomas completos de 40 espécies, utilizando ferramentas de bioinformática para busca por similaridade (Basic Local Alignment Search Tool - BLAST), análise de domínios proteicos funcionais (InterPro) e modelagem molecular (SWISS-MODEL). Os resultados indicam uma configuração genômica distinta do mecanismo clássico de QS do tipo LuxI/LuxR, com ausência de sintases clássicas de AHLs e a identificação de candidatos promissores a receptores LuxR solitários ou órfãos em algumas espécies de Campylobacter. Contudo, todos esses resultados devem ser validados por experimentos in vitro. Conclui-se que as análises in silico são essenciais para elucidar mecanismos de QS em Campylobacter. Elas fornecem bases para futuros estudos funcionais sobre comunicação celular e podem revelar novos alvos para intervenções com estratégias de controle baseadas na interferência do QS, conhecidas como quorum quenching (QQ). Palavras-chave: autoindutor, domínio funcional, patógeno, receptor, sintase.

Quorum sensing (QS) is a cell-to-cell communication mechanism and, when mediated by acyl-homoserine lactones (AHLs) in Gram-negative bacteria, it plays a fundamental role in regulating virulence and adaptation phenotypes, and is therefore widely studied. However, it remains poorly explored in the genus Campylobacter, an important foodborne pathogen responsible for gastroenteritis and other diseases. Thus, this study aimed to investigate in silico the presence of genes, proteins, and functional domains associated with the AHL-mediated QS mechanism in complete genomes of Campylobacter species. For this purpose, genes and proteins of AHL synthases (luxI and LuxI) and receptors (luxR and LuxR), as well as their homologs, were retrieved from databases. These elements were analyzed in 43 complete genomes from 40 species using bioinformatics tools for similarity searches (Basic Local Alignment Search Tool – BLAST), functional protein domain analysis (InterPro), and molecular modeling (SWISS-MODEL). The results indicate a genomic configuration distinct from the classical LuxI/LuxR QS system, with the absence of classical AHL synthases and the identification of promising candidates for orphan LuxR receptors in some Campylobacter species. However, all these findings must be validated through in vitro experiments. In conclusion, in silico analyses are essential for elucidating QS mechanisms in Campylobacter. They provide a foundation for future functional studies on cell communication and may reveal new targets for interventions using QS-interference strategies, known as quorum quenching (QQ). Keywords: functional domain, pathogen, receptor, synthase.