Notícia

Plantas reprogramam suas células para combater invasores

Fonte

Universidade Duke

Data

segunda-feira, 29 agosto 2022 06:30

Áreas

Agricultura. Biologia. Botânica. Microbiologia. Sustentabilidade.

Culturas e outras plantas estão frequentemente sob ataque de bactérias, vírus e outros patógenos. Segundo a Dra. Xinnian Dong, professora da Universidade Duke, nos Estados Unidos, as plantas podem modificar o que produzem em tempos de ‘paz’ quando estão em tempos de ‘guerra’: quando uma planta sente uma invasão microbiana, ela faz mudanças radicais em sua química de proteínas – as moléculas da vida – dentro de suas células.

Nos últimos anos, a Dra. Xinnian Dong e sua equipe vêm montando as peças para entender como as plantas fazem isso. Em um novo estudo publicado na revista científica Cell, a professora Dong e o primeiro autor Jinlong Wang revelaram os principais componentes nas células vegetais que reprogramam sua maquinaria de produção de proteínas para combater doenças.

A cada ano, cerca de 15% do rendimento das colheitas é perdido para doenças bacterianas e fúngicas, custando à economia global cerca de US$ 220 bilhões (cerca de R$ 1,15 trilhão). Neste cenário, as plantas dependem de seu sistema imunológico para ajudá-las a lutar, disse a professora Xinnian Dong.

Ao contrário dos animais, as plantas não possuem células imunes especializadas que podem viajar pela corrente sanguínea até o local da infecção; cada célula da planta tem que ser capaz de resistir e lutar para se defender, mudando rapidamente para o ‘modo de batalha’.

Quando as plantas são atacadas, elas mudam suas prioridades do crescimento para a defesa, então as células começam a sintetizar novas proteínas e suprimem a produção de outras. Então “dentro de duas a três horas as coisas voltam ao normal”, disse o pesquisador.

As dezenas de milhares de proteínas produzidas nas células realizam muitos trabalhos: catalisando reações, servindo como mensageiros químicos, reconhecendo substâncias estranhas, movendo materiais para dentro e para fora. Para construir uma proteína específica, instruções genéticas no DNA empacotado dentro do núcleo da célula são transcritas em uma molécula mensageira chamada mRNA. Essa fita de mRNA então segue para o citoplasma, onde o ribossomo ‘lê’ a mensagem e a traduz em uma proteína.

Em um estudo de 2017, a professora Dong e sua equipe descobriram que, quando uma planta é infectada, certas moléculas de mRNA são traduzidas em proteínas mais rapidamente do que outras. O que essas moléculas de mRNA têm em comum, descobriram os pesquisadores, é uma região na extremidade frontal da fita de RNA com letras recorrentes em seu código genético, onde as bases nucleotídicas adenina e guanina se repetem várias vezes.

No novo estudo, os pesquisadores mostraram como essa região funciona com outras estruturas dentro da célula para ativar a produção de proteínas em ‘tempos de guerra’. Eles mostraram que, quando as plantas detectam um ataque de patógenos, os sinais moleculares que indicam o ponto de partida usual para os ribossomos pousarem e lerem o mRNA são removidos, o que impede a célula de produzir suas proteínas típicas de ‘tempos de paz’.

Em vez disso, os ribossomos ignoram o ponto de partida usual para tradução, usando a região de adeninas e guaninas recorrentes dentro da molécula de RNA para ancoragem e começam a ler a partir daí. “Eles basicamente pegam um atalho”, disse a Dra. Dong.

Para as plantas, combater a infecção é um ato de equilíbrio, segundo o pesquisador. Alocar mais recursos para a defesa significa que menos estará disponível para fotossíntese e outras atividades. A produção de muitas proteínas de defesa pode criar danos colaterais: plantas com um sistema imunológico superativo sofrem um crescimento atrofiado.

Ao entender como as plantas atingem esse equilíbrio, disse a professora Dong, os cientistas esperam encontrar novas maneiras de projetar culturas resistentes a doenças sem comprometer o rendimento.

A equipe do pesquisador fez a maior parte de seus experimentos em uma planta parecida com a mostarda, chamada Arabidopsis thaliana. “Mas sequências de mRNA semelhantes foram encontradas em outros organismos, incluindo moscas da fruta, camundongos e humanos, então elas podem desempenhar um papel mais amplo no controle da síntese de proteínas em plantas e também em animais”, concluiu a Dra. Xinnian Dong.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade Duke (em inglês).

Fonte: Robin A. Smith, Universidade Duke. Imagem: Plantas projetadas para resistir a doenças são capazes de afastar a infecção, mas sofrem crescimento atrofiado (canto superior esquerdo). Ao controlar como as proteínas são traduzidas, os cientistas conseguiram reforçar a imunidade das plantas sem causar danos colaterais (canto inferior direito). Fonte: Dr. Guoyong Xu.