“Quorum Sensing” – Como esse mecanismo ajuda a formação de biofilmes

O que é o Quorum sensing?

O sensor de quórum (tradução para o português) também é chamado de sensor de densidade e está ligado a uma  variedade de comportamentos fisiológicos nas bactérias (Gram-negativas ou Gram-positivas) (1). 

Nas bactérias existem mecanismos de detecção de quórum ou seja “densidade microbiana”, permitindo que grupos de bactérias alterem o comportamento de maneira síncrona em resposta a mudanças na densidade populacional e na composição de espécies da comunidade vicinal (2). 

O sistema QS regula vários processos celulares, que envolvem principalmente a regulação da luminescência bacteriana, fatores de virulência, tolerância de desinfetantes, formação de esporos, produção de toxinas, motilidade (1).

Como funciona esse sistema de comunicação?

No  sistema as bactérias controlam o comportamento de toda a população bacteriana sintetizando e secretando moléculas sinalizadoras (também conhecidas como moléculas autoindutoras) (1). Esse sistema é usado pelas bactérias para se comunicar e orquestrar a estrutura e função dos biofilmes bacterianos (3), vilões da indústria de alimentos.

Quando a concentração das moléculas sinalizadoras atinge um determinado limiar com a densidade da população bacteriana, a expressão de certos genes específicos pode ser iniciada para regular a adaptação da população bacteriana. Em geral, as bactérias QS produzem e liberam moléculas de sinais químicos denominadas autoindutores (AIs). Quando a bactéria detecta que as AIs atingiram uma concentração limite, elas respondem alterando a expressão e o comportamento de seus genes (3).

As moléculas de sinais desempenham um papel vital no QS, elas são indicadores pelas quais as bactérias QS se comunicam e sincronizam comportamentos particulares em uma escala populacional, ganhando assim a capacidade de funcionar como um organismo multicelular. 

Como o conhecimento sobre o Quorum sensing pode auxiliar o combate de biofilmes bacterianos?

A formação de biofilme é um problema sério e indesejado nas indústrias de alimentos, as bactérias patogênicas colonizam, na forma de biofilmes, o interior dos tanques de mistura, cubas e tubulações, comprometendo a segurança e a qualidade dos alimentos (quando não há uma higienização adequada) ocasionando até perdas de equipamentos. 

Os cientistas buscam formas de impedir a formação dos biofilmes e uma forma de combate seria impedir a produção de autoindutores. Estudos sobre a inibição do quorum sensing e a busca por inibidores de QS mostraram que muitos eucariotos, principalmente plantas e até bactérias, produzem substâncias anti-QS.

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Vários métodos anti-QS foram comprovados, incluindo produtos naturais de metabólitos secundários de origem vegetal tendo uma ação anti-quorum sensing, prejudicando assim a formação dos biofilmes (5), tendo em vista que as substâncias anti-QS vão impedir a produção de autoindutores e interferindo assim no processo de comunicação entre as bactérias gerando uma interferência na sua organização.

Referências

1. Zhao X, Yu Z, Ding T. Quorum-Sensing Regulation of Antimicrobial Resistance in Bacteria. Microorganismos . 2020; 8 (3): 425. https://doi.org/10.3390/microorganisms8030425
2. Mukherjee, S., Bassler, BL Bacterial quorum sensing em ambientes complexos e em mudança dinâmica. Nat Rev Microbiol 17, 371–382 (2019). https://doi.org/10.1038/s41579-019-0186-5
3. Gopalakrishnan V, Masanam E, Ramkumar VS, Baskaraligam V, Selvaraj G. Influence of N-acylhomoserine lactonase silver nanoparticles on the quorum sensing system of Helicobacter pylori: A potential strategy to combat biofilm formation. J Basic Microbiol [Internet]. 2020 Mar 1 [cited 2021 Jun 16];60(3):207–15. Available from: www.jbm-journal.com
4. Sally Wang , Gregory F. Payne , William E. Bentley. Quorum Sensing Communication: Molecularly Connecting Cells, Their Neighbors, and Even Devices, Annual Review of Chemical and Biomolecular Engineering 2020 11:1, 447-468
5. Berde CV, Salvi SP, Rawool PP, Prathyusha AMVN, Berde VB. Role of Medicinal Plants and Endophytic Bacteria of Medicinal Plants in Inhibition of Biofilm Formation: Interference in Quorum Sensing. In: Bramhachari PV, editor. Implication of Quorum Sensing and Biofilm Formation in Medicine, Agriculture and Food Industry [Internet]. Singapore: Springer Singapore; 2019. p. 177–88. Available from: https://doi.org/10.1007/978-981-32-9409-7_13