As bactérias usam ritmos circadianos para “contar as horas”

Os ritmos circadianos são comuns em toda a natureza e regulam os processos do corpo em um ciclo de 24 horas, assim ajudando os organismos a lidar com as mudanças ambientais do dia até a noite. Mas, apesar das bactérias constituírem cerca de 15% da matéria viva da Terra, pouco se sabe sobre como esse processo pode afetá-las. Ou se afeta de fato.

Logo, pesquisas anteriores mostraram que bactérias que fotossintetizam têm relógios biológicos, como esperado para organismos que dependem da luz. No entanto, como ficam os ritmos circadianos das bactérias que não fotossintetizam?

Um novo artigo publicado na Science Advances abriu novos caminhos neste tópico estudando o Bacillus subtilis, uma bactéria encontrada no solo. A professora Martha Merrow relatou em um comunicado: “descobrimos pela primeira vez que bactérias não fotossintéticas podem dizer as horas”. Ela é autora principal da Universidade Ludwig Maximilans de Munique.

Utilização dos ritmos circadianos

As bactérias não fotossintéticas adaptam seu funcionamento molecular à hora do dia, lendo os ciclos na luz ou temperatura ambiente, conforme disse Merrow. Então, a bactéria B. subtilis foi escolhida porque – embora não nas condições estritas usadas no estudo dos ritmos circadianos – ela tivesse alguns ritmos durante o período de 24 horas.

Mesmo não tendo proteínas essenciais para os relógios biológicos presentes nas bactérias fotossintetizantes, a bactéria tem fotorreceptores de luz azul e vermelha. Elas ajudam a se adaptar em um dia de 24 horas. Inclusive, a luz azul é conhecida por seu papel nos ritmos circadianos.

Assim, B. subtilis também possui genes que codificam domínios PAS, um padrão estrutural em proteínas atuando como um sensor molecular – chave para proteínas envolvidas em relógios circadianos. Com isso, os pesquisadores se concentraram em dois genes que codificam proteínas com os domínios PAS: KinC e YtvA.

Concluindo, verificou-se que a expressão de YtvA e KinC tinha um ritmo circadiano e mudava com as oscilações de temperatura e luz. Por exemplo, a expressão de YtvA aumentou no escuro e diminuiu na luz. Ainda mais, ajustou-se de acordo com o ciclo claro/escuro sendo revertido.