Quorum sensing (QS) é um sistema de comunicação bacteriana que permite a coordenação da expressão gênica em nível populacional. Bactérias produzem e detectam pequenas moléculas sinalizadoras chamadas autoindutores; a regulação gênica ocorre apenas quando uma concentração limiar é atingida, indicando uma densidade populacional suficiente.
Quorum Sensing em Gram-Negativas
Bactérias Gram-negativas usam principalmente N-acil homoserina lactonas (AHLs) como autoindutores, sintetizadas por proteínas da família LuxI e detectadas por reguladores transcricionais da família LuxR. O sistema canônico LuxI/LuxR em Vibrio fischeri controla a bioluminescência — LuxI produz 3-oxo-C6-HSL, que se liga a LuxR, ativando a transcrição de luxICDABE. Outros exemplos incluem os sistemas LasI/LasR e RhlI/RhlR em Pseudomonas aeruginosa, que regulam fatores de virulência e formação de biofilme, e o sistema TraI/TraR em Agrobacterium tumefaciens, que controla a conjugação do plasmídeo Ti.
Quorum Sensing em Gram-Positivas
Bactérias Gram-positivas usam oligopeptídeos pós-traducionalmente modificados (peptídeos autoindutores, AIPs) como moléculas sinalizadoras, detectadas por receptores de histidina quinase de dois componentes. AIPs são processados e exportados por transportadores ABC dedicados; a detecção do sinal envolve autofosforilação da histidina quinase e fosfotransferência para um regulador de resposta. O sistema Agr em Staphylococcus aureus controla a expressão de fatores de virulência — AgrD é processado em AIP, detectado pela histidina quinase AgrC, ativando AgrA que regula RNAIII e delta-hemolisina.
Quorum Sensing Universal
O Autoindutor-2 (AI-2), produzido por LuxS, é proposto como uma molécula universal de sinalização interespecífica, já que LuxS é encontrado tanto em bactérias Gram-positivas quanto Gram-negativas. AI-2 é um éster de furanosil borato (em Vibrio harveyi) ou uma forma hidratada de 4,5-di-hidroxi-2,3-pentanodiona (DPD), e sua detecção varia entre as espécies.
Fenótipos Regulados por QS
O quorum sensing controla a formação de biofilme regulando a transição do estilo de vida planctônico para o de biofilme — em P. aeruginosa, o sistema Las ativa os genes de exopolissacarídeos pel e psl. Também regula a produção de fatores de virulência, incluindo toxinas, proteases e sideróforos; em S. aureus, o sistema Agr regula positivamente alfa-toxina, hemolisinas e enterotoxinas. O QS controla a motilidade por swarming regulando a expressão gênica flagelar e a produção de surfactante para movimento coordenado na superfície. A produção de antibióticos em muitas bactérias do solo ocorre apenas em alta densidade celular, mediando a competição interbacteriana.
Quorum Quenching
O quorum quenching pode ocorrer através da degradação enzimática de autoindutores — AHL lactonases (AiiA) hidrolisam o anel lactona, enquanto AHL acilases clivam a cadeia lateral acila. Miméticos e antagonistas de sinais de QS, como compostos de furanona de Delisea pulchra, inibem competitivamente a ligação de AHL a receptores do tipo LuxR. Anticorpos contra autoindutores podem neutralizar sinais de QS e atenuar a virulência in vivo.
Relevância Clínica
Inibidores de QS (quorum quenching) estão sendo explorados como estratégias anti-virulência que evitam a pressão seletiva para resistência. Mutantes de QS de P. aeruginosa mostram virulência reduzida em modelos animais. Sistemas de QS são alvos para novas abordagens terapêuticas contra infecções crônicas associadas a biofilmes.
