Oeiras, 9^th May 2026

[In PT below]

Streptococcus pneumoniae is a main cause of bacterial pneumonia worldwide. It can also cause ear and sinus infections and, in more severe cases, meningitis or sepsis. It shares the human respiratory tract with many closely related bacterial species. Among them is Streptococcus mitis, a common member of the microbiome that can remain with us for a long time without causing harm.

The new study, published in the mBio journal of the American Society for Microbiology, shows that these bacteria do not simply coexist, they actively compete. The project is led by João Borralho, researcher at ITQB NOVA.

The study shows that S. mitis can kill S. pneumoniae during a physiological state known as competence, when bacteria become able to take up DNA from their surroundings. During this state, S. mitis produces antimicrobial molecules called bacteriocins that damage neighboring S. pneumoniae cells, causing them to die and release their genetic material. The released DNA can then be taken up by S. mitis, allowing for evolution of this species.

“We often think of commensal bacteria as passive inhabitants of the microbiome. Our work shows that they actively compete with neighboring bacteria to acquire new genetic information”, explains João Borralho.

According to Raquel Sá-Leão, Principal Investigator of the lab, “understanding how bacteria exchange DNA is essential because these processes contribute to bacterial adaptation, including the spread of antibiotic resistance and virulence traits”. She adds, “the bacteriocins identified in this study selectively target human pathogens such as S. pneumoniae, highlighting their potential as future antimicrobial strategies designed to specifically target pathogens while preserving beneficial members of the microbiome.”

The findings may also be relevant for epidemiological studies that rely on DNA markers to detect  bacteria in respiratory samples. Because streptococci can exchange DNA, markers used to detect S. pneumoniae may be found in other species such as S. mitis, leading to false positive results. Recognizing the movement of DNA across bacteria can therefore help researchers interpret surveillance results more accurately.

The study was developed as part of João Borralho PhD studies, with João Lança, Joana Bryton, and Raquel Sá-Leão at ITQB NOVA, in collaboration with Wilson Antunes from the Unidade Militar Laboratorial de Defesa Biológica e Química. Future research will explore the therapeutic potential of the bacteriocins produced by S. mitis and further investigate how DNA exchanges between species shapes bacterial evolution in environments similar to the human respiratory tract.

Original Paper:

mBio | https://doi.org/10.1128/mbio.02716-25

Streptococcus mitis bacteriocins drive contact-dependent lysis of S. pneumoniae facilitating transformation in multispecies environments

João Borralho, João Lança, Joana Bryton, Wilson Antunes, Raquel Sá-Leão

This project was financially supported by Fundação para a Ciência e Tecnologia; MOSTMICRO-ITQB R&D Unit; LS4FUTURE Associated Laboratory; PPBI - Portuguese Platform of BioImaging; co-funded by national funds from OE - "Orçamento de Estado" and by european funds from FEDER - "Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional". J. Borralho and J. Lança were supported by F.C.T. PhD fellowships

Novo estudo revela como guerra microbiana ajuda as bactérias a evoluir

Estudo liderado por investigadores do ITQB NOVA revela como as bactérias que vivem dentro de nós competem, matam micróbios vizinhos e trocam ADN.

O Streptococcus pneumoniae é uma das principais causas de pneumonia bacteriana em todo o mundo. Também pode causar infeções nos ouvidos e nos seios nasais – e, em casos mais graves, meningite ou sépsis – e partilha o trato respiratório humano com várias espécies bacterianas intimamente relacionadas. Entre elas está Streptococcus mitis, comum no nosso microbioma e que pode permanecer connosco por muito tempo sem causar danos.

O novo estudo, publicado na revista mBio da Sociedade Americana de Microbiologia, mostra que estas bactérias não só coexistem, como competem ativamente. O projeto é liderado por João Borralho, investigador do ITQB NOVA.

Este estudo mostra que S. mitis pode matar S. pneumoniae durante um estado fisiológico conhecido como competência, quando as bactérias se tornam capazes de absorver o ADN do seu ambiente. Durante esse estado, S. mitis produz moléculas antimicrobianas chamadas bacteriocinas que danificam as células vizinhas da S. pneumoniae, fazendo com que morram e libertem o seu material genético. O ADN libertado pode então ser absorvido pela S. mitis, permitindo a evolução desta espécie.

“Muitas vezes pensamos nas bactérias comensais como habitantes passivos do microbioma. O nosso trabalho mostra que elas competem ativamente com as bactérias vizinhas para adquirir novas informações genéticas", explica João Borralho.

De acordo com Raquel Sá-Leão, líder do laboratório, “compreender como as bactérias trocam ADN é essencial, pois esses processos contribuem para a adaptação bacteriana, incluindo a disseminação da resistência aos antibióticos e características de virulência”.

Raquel Sá-Leão acrescenta: “As bacteriocinas identificadas neste estudo têm como alvo seletivo patógenos humanos, como S. pneumoniae, destacando o seu potencial como futuras estratégias antimicrobianas projetadas para atingir especificamente os patógenos, preservando os membros benéficos do microbioma».

As descobertas também podem ser relevantes para estudos epidemiológicos que dependem de marcadores de ADN para detetar bactérias em amostras respiratórias. Como os estreptococos podem trocar ADN, os marcadores usados para detetar S. pneumoniae podem ser encontrados em outras espécies, como S. mitis, levando a resultados falsos positivos. Reconhecer o movimento do ADN entre as bactérias pode, portanto, ajudar os investigadores a interpretar os resultados da vigilância com mais precisão.

O estudo foi desenvolvido no âmbito dos estudos de doutoramento de João Borralho, com João Lança, Joana Bryton e Raquel Sá-Leão no ITQB NOVA, em colaboração com Wilson Antunes da Unidade Militar Laboratorial de Defesa Biológica e Química.

Como próximos passos, os investigadores vão explorar o potencial terapêutico das bacteriocinas produzidas pela S. mitis e vão investigar mais a fundo como a troca de DNA entre espécies molda a evolução bacteriana em ambientes semelhantes ao trato respiratório humano.