RESISTÊNCIA BACTERIANA A METAIS: Aplicação de Modelos Ocultos de Markov para a Identificação de Proteínas Envolvidas nos Mecanismos de Resistência, Tolerância e Adaptação Bacteriana.
Resistência a Metais; Nanopartículas Metálicas; Genômica Bacteriana; PHMMs; Transferência Horizontal de Genes.
A crescente pressão seletiva imposta pela ampla utilização de metais e nanopartículas metálicas em ambientes clínicos e industriais tem impulsionado a evolução de mecanismos bacterianos de resistência, desafiando a eficácia de estratégias antimicrobianas e de biorremediação. Este estudo buscou desvendar a diversidade genética e funcional associada à resistência a metais em 203 genomas bacterianos completos, oriundos de isolados com histórico de ocorrência em ambientes de alta contaminação. A análise filogenômica revelou ampla variabilidade taxonômica, com predominância de Proteobacteria, Firmicutes e Actinobacteria, e genomas de tamanhos distintos, refletindo adaptações a nichos ecológicos específicos. A extração de mais de 375.000 sequências proteicas permitiu a construção e caracterização de perfis ocultos de Markov (pHMMs), agrupados no conjunto pHMM_metalfamily, que modelam famílias de proteínas envolvidas na resistência. A anotação funcional demonstrou que transportadores ABC de metais (32,1%), ATPases de efluxo (28,4%) e metalochaperonas (18,3%) são as categorias mais prevalentes, com a enzima CopA sendo ubíqua em linhagens de Pseudomonas, e os sistemas ZnuABC predominantes em Bacillus. A análise da distribuição de domínios funcionais revelou o PS50893 PROSITE profiles entry (PROSITE), associado a cassetes de ligação de ATP (ABC), presente em 100% das espécies, com amplificação de cópias em linhagens adaptadas a ambientes extremos, como Actinoplanes missouriensis. A Análise de Componentes Principais (PCA) corroborou que os perfis de resistência são moldados por trajetórias evolutivas filogenéticas, segregando grupos bacterianos com base em suas estratégias predominantes de efluxo. Notavelmente, identificou-se uma coocorrência estatisticamente significativa entre genes de resistência a metais (CopA, sistemas CzcABC) e genes de resistência a antibióticos (blaCTX-M, efluxo de tetraciclina, com ρ=0,78, p < 0,001), corroborando o fenômeno de coseleção e o conceito de resistoma cruzado. A construção de redes de coocorrência funcional revelou uma estrutura modular, com hubs de alta conectividade (Cation_efflux) e comunidades funcionais que indicam sinergias regulatórias e transferência horizontal de operons de resistência, como o czc, entre gêneros filogeneticamente distantes, essas descobertas aprofundam a compreensão dos alicerces moleculares da resistência bacteriana a metais, fornecendo insights cruciais para o desenvolvimento de novas estratégias antimicrobianas, o controle da disseminação da multirresistência e a aplicação de abordagens de biorremediação em ambientes contaminados.