Cientistas americanos recebem o Prêmio Paul Ehrlich e Ludwig Darmstaedter de 2021

FRANKFURT, sou o PRINCIPAL. Dois cientistas americanos, Bonnie L. Bassler e Michael R. Silverman, receber o Prêmio Paul Ehrlich e Ludwig Darmstaedter de 2021, que é dotado de 120, 000 €.

p Bassler é professor da Universidade de Princeton e investigador do Howard Hughes Medical Institute, Michael R. Silverman é Professor Emérito do Instituto Agouron em La Jolla.

p Os dois pesquisadores são homenageados por suas descobertas inovadoras sobre "detecção de quorum" bacteriana, que se refere a sistemas sofisticados de comunicação célula a célula que as bactérias usam para coordenar comportamentos de grupo.

p A cerimônia de premiação na Igreja de São Paulo, que é tradicionalmente realizada em 14 de março, Aniversário de Paul Ehrlich, foi adiado devido à pandemia do Coronavirus. Em vez de, Bassler e Silverman receberão o prêmio na cerimônia de 2022.

p "Silverman e Bassler mostraram que, quanto aos organismos multicelulares, o comportamento coletivo é a regra entre as bactérias, ao invés da exceção, "escreveu o Conselho Científico para fundamentar sua decisão." As bactérias falam umas com as outras, eles espionam outras bactérias, e eles podem até juntar forças. Mas:esse bate-papo onipresente, cujas bases moleculares foram descobertas por Bassler e Silverman, também representa um calcanhar de Aquiles até então não apreciado no combate a micróbios nocivos. Em vez de matar bactérias com antibióticos, podem ser desenvolvidas substâncias que interferem na comunicação bacteriana, reduzindo efetivamente sua aptidão coletiva. A pesquisa dos premiados tem, portanto, considerável relevância para a medicina ”.

p As bactérias são extremamente comunicativas. Eles enviam e recebem mensagens químicas para descobrir se estão sozinhos ou se membros adicionais de suas ou de outras espécies estão presentes na comunidade vicinal. Para fazer um censo do número de células, as bactérias produzem e liberam moléculas de sinalização química que se acumulam conforme o aumento do número de células.

p Quando um nível de limiar do sinal químico é alcançado, a bactéria detecta sua presença. Em resposta a isso, em uníssono, bactérias assumem comportamentos que só são produtivos quando realizados em sincronia pelo grupo, mas não quando atuado por uma única bactéria atuando isoladamente. Este processo de comunicação química é denominado quorum sensing e controla centenas de atividades coletivas em todo o reino bacteriano.

p Nos anos 1980, Silverman descobriu o primeiro circuito de detecção de quorum na bactéria marinha bioluminescente Vibrio fischeri. Ele identificou os genes e proteínas que permitem a produção e detecção da molécula de sinal extracelular.

p Ele definiu como os componentes funcionavam para promover o comportamento coletivo. No caso do Vibrio fischeri, o comportamento de todo o grupo é a produção de bioluminescência azul-esverdeada.

p Hoje, sabemos que a detecção de quorum é a norma no mundo bacteriano. De fato, existem milhares de espécies bacterianas que possuem genes quase idênticos aos descobertos por Silverman. Em todos esses casos, esses componentes permitem que as bactérias se envolvam em comportamentos de grupo.

p No início da década de 1990, Bonnie Bassler provou que as bactérias eram "multilíngues" e que conversavam com várias moléculas de sinal químico. Uma molécula de comunicação que Bassler descobriu e chamou de autoindutor-2 permite que as bactérias se comuniquem através das fronteiras das espécies.

p Ela passou a demonstrar que as bactérias usam a comunicação mediada por quorum sensing para se diferenciar dos outros, mostrando que um traço sofisticado pensado para ser o alcance de organismos superiores, na verdade, evoluiu em bactérias há bilhões de anos.

p Nos últimos anos, Bassler mostrou que o quorum sensing transcende os limites do reino como vírus e células hospedeiras, incluindo células humanas, se envolver neste bate-papo onipresente.

p Ela e outros pesquisadores também demonstraram que as bactérias patogênicas dependem do sensor de quorum para serem virulentas. Bassler desenvolveu estratégias anti-quorum-sensing que, em modelos animais, impedir a infecção de patógenos bacterianos de importância global.

p O significado total das descobertas dos dois laureados para a microbiologia e a medicina só recentemente foi reconhecido. Décadas de trabalho meticuloso e meticuloso, mostrou que essencialmente todas as bactérias dominam a arte da comunicação célula a célula. O que começou com o trabalho em Vibrio fischeri e Vibro harveyi levou a uma mudança fundamental de perspectiva na bacteriologia, e agora abre oportunidades novas e sem precedentes para lidar com a resistência aos antibióticos "

Thomas Boehm, Professor e Diretor, Presidente do Conselho Científico, Instituto Max Planck de Imunobiologia e Epigenética

p Biografia resumida Professor Dr. Bonnie L. Bassler Ph.D. (58).

p Bonnie Bassler é microbiologista. Ela estudou bioquímica na Universidade da Califórnia em Davis e recebeu seu Ph.D. da Universidade Johns Hopkins em Baltimore. Ela ingressou no laboratório de Michael Silverman no Agouron Institute em La Jolla como pós-doutorada em 1990.

p Ela está na Universidade de Princeton desde 1994. Bonnie Bassler é membro da National Academy of Sciences, a Academia Nacional de Medicina, e a Royal Society. Ela é pesquisadora do Howard Hughes Medical Institute, Professora Squibb e Presidente do Departamento de Biologia Molecular da Universidade de Princeton. O presidente Obama a indicou para um mandato de seis anos no Conselho Nacional de Ciências dos Estados Unidos. Ela recebeu mais de vinte prêmios nacionais e internacionais de prestígio.

p Curta biografia, Professor Michael R. Silverman, Ph.D. (77).

p Michael Silverman é um microbiologista. Ele estudou química e bacteriologia na Universidade de Nebraska em Lincoln e recebeu seu Ph.D. em 1972, da Universidade da Califórnia em San Diego. Durante o período de 1972-1982, Silverman fez contribuições seminais para a compreensão da motilidade bacteriana e quimiotaxia. De 1982 até sua aposentadoria, ele trabalhou no Instituto Agouron em La Jolla, da qual é cofundador.

Prêmio Paul Ehrlich e Ludwig Darmstaedter

p O Prêmio Paul Ehrlich e Ludwig Darmstaedter é tradicionalmente concedido no aniversário de Paul Ehrlich, 14 de março, na Paulskirche, Frankfurt. Ele homenageia cientistas que fizeram contribuições significativas no campo de pesquisa de Paul Ehrlich, em particular imunologia, Pesquisa sobre câncer, microbiologia, e quimioterapia.

p O prêmio, que foi premiado desde 1952, é financiado pelo Ministério Federal da Saúde da Alemanha, o estado de Hesse, a associação alemã da empresa farmacêutica vfa e.V. e doações especialmente destinadas das seguintes empresas, fundações e organizações:Else Kröner-Fresenius-Stiftung, Sanofi-Aventis Deutschland GmbH, CH. Boehringer Pharma GmbH &Co.

p KG, Biotest AG, Hans und Wolfgang Schleussner-Stiftung, Fresenius SE &Co. KGaA, F. Hoffmann-LaRoche Ltd., Grünenthal GmbH, Janssen-Cilag GmbH, Merck KGaA, Bayer AG, Holtzbrinck Publishing Group, AbbVie Deutschland GmbH &Co. KG, die Baden-Württembergische Bank, B. Metzler seel. Sohn &Co. e Goethe-Universität. Os vencedores são selecionados pelo Conselho Científico da Fundação Paul Ehrlich.

Fundação Paul Ehrlich

p A Fundação Paul Ehrlich é uma fundação legalmente dependente, administrada a título fiduciário pela Associação de Amigos e Patrocinadores da Universidade Goethe, Frankfurt. O Presidente Honorário da Fundação, que foi fundada por Hedwig Ehrlich em 1929, é a Professora Dra. Katja Becker, presidente da Fundação Alemã de Pesquisa, que também nomeia os membros eleitos do Conselho Científico e do Conselho de Curadores.

p O Presidente do Conselho Científico é o Professor Thomas Boehm, Diretor do Instituto Max Planck de Imunobiologia e Epigenética em Freiburg, o Presidente do Conselho de Curadores é o Professor Dr. Jochen Maas, Chefe de Pesquisa e Desenvolvimento e Membro do Conselho de Administração, Sanofi-Aventis Deutschland GmbH. Professor Wilhelm Bender, em sua função de Presidente da Associação de Amigos e Patrocinadores da Universidade Goethe, é Membro do Conselho Científico. O presidente da Goethe University é, ao mesmo tempo, membro do Conselho de Curadores.

Bacterial chit-chat

p As bactérias se comunicam entre si e coordenam o comportamento para realizar feitos que não poderiam ser realizados por uma única bactéria agindo sozinha. Mesmo os vírus que infectam células bacterianas e células de organismos superiores, incluindo células humanas, sintonize-se neste bate-papo onipresente sobre bactérias. A manipulação dessa polifonia oferece novas oportunidades de nos defendermos contra patógenos bacterianos, interrompendo suas capacidades de comunicação célula a célula.

p Como uma bactéria individual se informa e responde apropriadamente a uma comunidade numerosa e diversificada? Existem outras espécies bacterianas por aí? Se então, eles são amigos ou inimigos? E os organismos de outros domínios, como vírus e humanos?

p Bactérias, organismos vivos mais antigos da Terra, reúna informações sobre o bairro para saber se faz ou não sentido participar de atividades coletivas. Ao fazê-lo, grupos de bactérias colhem benefícios que não são possíveis para uma única bactéria atuando isoladamente.

p Para alcançar esta façanha, bactérias usam comunicação química, um processo chamado quorum sensing, que os informa sobre os números e identidades de outros organismos nas proximidades.

p O Prêmio Paul Ehrlich e Ludwig Darmstaedter deste ano homenageia dois cientistas americanos por sua descoberta da base molecular da comunicação célula a célula bacteriana:Professor Michael R. Silverman, Ph.D., Emérito do Instituto Agouron em La Jolla CA, e a Professora Bonnie L. Bassler Ph.D. da Princeton University e do Howard Hughes Medical Institute.

Bactérias agem coletivamente

p Antes da descoberta da comunicação célula a célula nas bactérias, esses antigos organismos unicelulares eram vistos como solitários, cujos estilos de vida primitivos consistiam principalmente em dividir e dispersar sua progênie.

p A capacidade de se comunicar com sua própria espécie, outras espécies bacterianas, vírus, e os organismos hospedeiros eram inimagináveis. Hoje, graças à pesquisa inovadora de Silverman e Bassler, sabemos que essas habilidades sofisticadas de comunicação são a norma no mundo bacteriano.

p As descobertas começaram na década de 1970 com uma observação feita pelo falecido cientista americano Woody Hastings. Ele mostrou que a bactéria marinha bioluminescente Vibrio fischeri brilha no escuro apenas quando atingiu uma densidade celular específica.

p Mas como Vibrio fischeri "sabia" quando produzir luz e quando permanecer escuro? Hastings e seus pupilos mostraram que Vibrio fischeri produz e libera uma molécula, que a equipe chamou de "autoindutor", que se acumula no meio ambiente à medida que as bactérias aumentam em número de células. Quando o autoindutor atinge um nível limite, alerta a bactéria Vibrio fischeri de que eles têm vizinhos por perto, e em uníssono, todas as bactérias acendem a luz.

p O mecanismo molecular subjacente à produção síncrona de luz por Vibrio fischeri permaneceu misterioso até Michael Silverman, junto com sua estudante de graduação JoAnne Engebrecht, ficou fascinado com a possibilidade de comportamentos coletivos nas bactérias.

p Eles raciocinaram que, usando técnicas de genética molecular, eles poderiam reconstruir o sistema de bioluminescência Vibrio fischeri em laboratório Escherichia coli e identificar os genes e proteínas que controlam a produção de luz. Crucialmente, esta estratégia revelou a enzima necessária para fazer a molécula autoindutora e a proteína receptora cujo trabalho é monitorar o acúmulo de autoindutor, e em resposta, iniciar a produção de luz azul-esverdeada em toda a população.

p O experimento de Silverman entregou o primeiro mecanismo molecular subjacente ao comportamento de um grupo bacteriano. Hoje, existem milhares de espécies bacterianas conhecidas por possuírem genes quase idênticos aos descobertos por Silverman. Em todos esses casos, esses componentes permitem que as bactérias se envolvam em comportamentos de grupo. Esse processo de comunicação química agora é chamado de detecção de quorum.

Amigo ou inimigo?

p Bonnie Bassler ingressou no laboratório de Silverman em 1990, após concluir sua pesquisa de doutorado. Ela estava curiosa para saber se poderia haver mais comunicação célula-célula do que os componentes descobertos por Silverman em Vibrio fischeri. Bassler iniciou suas investigações no laboratório de Silverman com um parente próximo de Vibrio fischeri, uma bactéria produtora de luz chamada Vibrio harveyi, conhecida por ter um estilo de vida mais variado e exótico do que Vibrio fischeri.

p Bassler e Silverman descobriram que Vibrio harveyi possuía vários sistemas de detecção de quorum, e que mais de um autoindutor é usado para comunicação. Em sua carreira independente, Bassler identificou a nova molécula de Vibrio harveyi e chamou-a de autoindutor-2.

p Ela descobriu que o autoindutor-2 é amplamente produzido no mundo bacteriano. Notavelmente, em vez de informar as bactérias sobre seus próprios números de células, o autoindutor-2 os informa sobre a contagem de células de outras espécies bacterianas nas proximidades.

p Assim, Bassler mostrou que as bactérias podem conversar através das fronteiras das espécies usando uma linguagem universal semelhante ao Esperanto. Esta descoberta revelou que, semelhantes às células em organismos superiores, as bactérias se diferenciam das outras. Bassler passou a demonstrar que é a norma para as bactérias serem "multilíngues" e eles comumente usam combinações de vários autoindutores para fazer um censo de si mesmo, parentes parentes, e não parentes. Com base nas informações que obtêm dessas misturas químicas, e se as bactérias vizinhas são aliadas ou inimigas, as bactérias desempenham de forma adequada uma ampla variedade de comportamentos coletivos ofensivos ou defensivos.

p Mais recentemente, Bassler descobriu que os vírus espionam o sensor de quorum bacteriano e as células do intestino humano se unem às bactérias do microbioma, a comunidade de bactérias que reside naturalmente no intestino, para sintetizar mais uma nova molécula de detecção de quorum, que é usada para defender a comunidade humana e do microbioma contra patógenos invasores. Assim, O trabalho de Bassler mostrou que o quorum sensing transcende os limites do reino como vírus e organismos superiores, incluindo hospedeiros humanos, participar dessas conversas químicas.

Alta relevância médica

p O trabalho de Silverman e Bassler revolucionou a compreensão das comunidades microbianas, uma conquista inovadora cuja relevância fundamental é agora aceita após décadas de trabalho persistente combinado com excelentes publicações.

p Por décadas após as descobertas iniciais, pensava-se que o quorum sensing era simplesmente um fenômeno idiossincrático restrito a obscuras bactérias bioluminescentes. Contudo, o que parecia ser uma curiosidade isolada acabou se tornando universal no mundo bacteriano.

p A importância médica dessas descobertas agora é óbvia. Bassler e outros pesquisadores mostraram que o quorum sensing controla a virulência em bactérias causadoras de doenças. Bassler foi o primeiro a fazer estratégias anti-quorum sensing e usá-las com sucesso em modelos animais para interromper a infecção por patógenos de relevância global.

p Essas descobertas sugerem que pode ser possível desenvolver terapias antimicrobianas totalmente novas e urgentemente necessárias que interfiram com o sensor de quorum, em vez de matar as bactérias, como fazem os antibióticos tradicionais. Portanto, os laureados não são apenas homenageados por suas descobertas fundamentais no que diz respeito à natureza molecular da comunicação célula a célula das bactérias, mas também são reconhecidos pelo enorme potencial de suas pesquisas no tratamento de infecções causadas por bactérias resistentes aos antibióticos convencionais.

p Atualmente, esforços consideráveis ​​estão sendo investidos para transformar esses conceitos em prática. Por último, estratégias de modulação de detecção de quorum também podem ser implantadas para aproveitar processos bacterianos benéficos, por exemplo, para aumentar os efeitos saudáveis ​​das bactérias do microbioma que residem no intestino humano ou na pele.

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