Interações Hospedeiro-Micróbio
Missão
O laboratório de Luís Teixeira estuda as interações entre hospedeiros e micróbios. Estas interações variam desde interações antagónicas, onde os micróbios são patogénicos, até benéficas. O grupo de investigação das interações hospedeiro - micróbio tem como objetivos compreender como estas relações são especificadas e reguladas, bem como compreender como os parceiros desta interação se influenciam uns aos outros em termos de fisiologia, ecologia e evolução.
Importância
A maioria dos animais vive em associação com micróbios, que incluem fungos, bactérias e vírus. Os seres humanos, por exemplo, carregam um bilião (1012) de bactérias nos seus intestinos em condições normais e saudáveis. Muitos desses micróbios são benéficos ao hospedeiro, influenciando desde a nutrição até à resistência a patógenos. Consequentemente, essas interações impactam a fisiologia, a ecologia e a evolução dos micróbios e dos hospedeiros. Usando a mosca da fruta Drosophila melanogaster como organismo modelo, queremos compreender os princípios fundamentais dessas interações em diferentes organismos, incluindo os humanos. Algumas descobertas podem ser aplicadas para melhorar a saúde humana, como, por exemplo, o uso da bactéria Wolbachia em mosquitos para prevenir a transmissão do vírus que causa a dengue e de outros arbovírus.
Principais Interesses de Investigação
Um dos focos do laboratório de interações hospedeiro-micróbio é investigar como a mosca D. melanogaster resiste a infecções virais. Mostrámos que Toll, uma das principais vias de sinalização do sistema imune, é importante para resistir a infecções virais que se transmitem por via oral. Esta é uma das vias antivirais gerais mais fortes em Drosophila. A investigação do nosso laboratório concentra-se atualmente em pesquisar como o Toll é ativado pela infecção viral, quais são os seus mecanismos efetores antivirais e também em descobrir novas vias antivirais.
Também descobrimos que a bactéria endossimbiótica intracelular Wolbachia oferece uma forte resistência aos vírus. Wolbachia é a bactéria intracelular mais comum em insetos e provavelmente em animais. É transmitida por via materna e pode induzir uma ampla gama de fenótipos nos seus hospedeiros, sendo a proteção contra vírus um deles. Essa proteção tem aplicação prática, uma vez que a introdução da Wolbachia no mosquito Aedes aegypti - vector de doenças graves, como dengue, febre amarela, Zika e chikungunya - leva à resistência à dengue e a outros arbovírus. A libertação destes mosquitos portadores de Wolbachia tem tido sucesso na diminuição da transmissão da dengue em cidades onde esta é endémica e está a ser implementada em todo o mundo.
Bactérias intestinais formam aglomerados na parte anterior do trato gastrointestinal de Drosophila. Vermelho - Acetobacter thailandicus; Azul ciano - ADN. Imagem de Pais et al. PLOS Biology 2018.
Infeção viral no músculo visceral de Drosophila. Verde - Drosophila C virus; Vermelho - Actina; Azul - ADN.
Estamos interessados em compreender qual é o mecanismo de proteção antiviral da bactéria Wolbachia e que fatores o influenciam (como, por exemplo, a temperatura e a quantidade da bactéria Wolbachia). Além disso, queremos saber como é que o crescimento da Wolbachia é controlado do ponto de vista da bactéria e do hospedeiro. Isto é importante não apenas para perceber a biologia destas interações do ponto de vista fundamental, mas também no desenho de estratégias bem-sucedidas de longo prazo para a implantação de mosquitos portadores de Wolbachia.
Finalmente, estamos interessados em estudar a interação da mosca da fruta Drosophila com bactérias intestinais. Estamos a estudar como esta interação impacta fortemente o crescimento das larvas e a fertilidade dos adultos do animal. Adicionalmente, este sistema de interações Drosophila – bactérias intestinais permite investigar quais os fatores que regulam a especificidade e a capacidade das bactérias colonizarem o intestino dos animais.
Wolbachia localiza-se no oócito para ser transmitida à próxima geração. Vermelho - Wolbachia; Azul ciano - ADN.
Ferramentas e modelos
O laboratório utiliza Drosophila melanogaster como organismo modelo devido à sua genética poderosa, amplo conhecimento sobre sua biologia, composição relativamente simples da sua microbiota e capacidade de produzir moscas axénicas e gnotobióticas (sem nenhum micróbio, ou associada com micróbios específicos).
O laboratório trabalha principalmente com micróbios que interagem naturalmente com D. melanogaster. Estes micróbios naturais são mais propensos a constituir interações complexas e co-evoluídas. Os micróbios utilizados incluem vírus (por exemplo, Drosophila C virus), bactérias intestinais (por exemplo, Acetobacter spp.) e o endossimbionte Wolbachia.
No laboratório analisamos estas interações utilizando múltiplas abordagens: bioquímica, biologia celular, genética, genómica, metabolómica, e outras. O laboratório visa compreender as interações de uma perspectiva molecular e funcional em experiências de laboratório, mas também a sua ecologia e evolução em populações naturais.
Financiamento
• ERC Grant Consolidador WOLBAKIAN- Genética funcional da proliferação de Wolbachia e proteção contra vírus
• SymbNET - Genómica e Metabolómica - Host-Microbe Symbiosis Network Twinning grant - Programa Horizonte 2020 para a investigação e a inovação da União Europeia
• Curso de treino avançado - Host-Microbe Symbiosis Grant - Fundação Moore