Um mecanismo de manipulação recentemente descoberto, utilizado por bactérias parasitárias para retardar o envelhecimento das plantas, pode oferecer novas formas de proteger as culturas alimentares ameaçadas por doenças.
Os parasitas manipulam os organismos de que vivem para satisfazer as suas necessidades, por vezes de forma drástica. Quando sob o feitiço de um parasita, algumas plantas sofrem alterações tão extensas que são descritas como "zombies". Deixam de se reproduzir e servem apenas como habitat e hospedeiro para os parasitas patogénicos.
Até agora, tem havido pouca compreensão de como isto acontece a um nível molecular e mecanicista.
A investigação do grupo Hogenhout no Centro John Innes e colaboradores publicada em Cell, identificou uma molécula de manipulação produzida pela bactéria Phytoplasma para sequestrar o desenvolvimento das plantas. Quando dentro de uma planta, esta proteína provoca a decomposição dos principais reguladores de crescimento, provocando um crescimento anormal.
As bactérias de fitoplasma pertencem a um grupo de micróbios que são notórios pela sua capacidade de reprogramar o desenvolvimento das suas plantas hospedeiras. Este grupo de bactérias é frequentemente responsável pelas "vassouras de bruxas" vistas nas árvores, onde um número excessivo de ramos cresce próximo uns dos outros.
Estes crescimentos arbustivos são o resultado de a planta estar presa num estado vegetativo "zombie", incapaz de se reproduzir e, portanto, de progredir para um estado "eternamente jovem".
As bactérias fitoplasma também podem causar doenças devastadoras nas culturas, tais como o Aster Yellows, que causa perdas de rendimento significativas tanto em culturas de cereais como de folhas, como alfaces, cenouras e cereais.
A Professora Saskia Hogenhout, autora correspondente do estudo, afirmou: "Os fitoplasmas são um exemplo espetacular de como o alcance dos genes pode estender-se para além dos organismos para impactar os ambientes circundantes.
"As nossas descobertas lançam nova luz sobre um mecanismo molecular por detrás deste fenótipo alargado de uma forma que pode ajudar a resolver um grande problema para a produção alimentar. Destacamos uma estratégia promissora de engenharia de plantas para alcançar um nível de resistência duradoura das culturas aos fitoplasmas".
As novas descobertas mostram como a proteína bacteriana conhecida como SAP05 manipula as plantas, tirando partido de algumas das próprias máquinas moleculares do hospedeiro.
Esta maquinaria, chamada proteasoma, normalmente decompõe proteínas que já não são necessárias dentro das células vegetais. O SAP05 sequestra este processo, fazendo com que proteínas vegetais que são importantes na regulação do crescimento e desenvolvimento, sejam efetivamente atiradas para um centro de reciclagem molecular.
Sem estas proteínas, o desenvolvimento da planta é reprogramado para favorecer as bactérias, provocando o crescimento de múltiplos rebentos e tecidos vegetativos e colocando a pausa no envelhecimento da planta.
Através de experiências genéticas e bioquímicas sobre a planta modelo Arabidopsis thaliana, a equipe descobriu em pormenor o papel do SAP05.
Curiosamente, o SAP05 liga-se diretamente tanto às proteínas de desenvolvimento das plantas como ao proteasoma. A ligação direta é uma forma recentemente descoberta de degradar as proteínas. Normalmente, as proteínas que são degradadas pelo proteasoma são previamente marcadas com uma molécula chamada ubiquitina, mas não é este o caso aqui.
As proteínas de desenvolvimento vegetal que são alvo do SAP05 são semelhantes às proteínas também encontradas em animais. A equipa estava curiosa para ver se o SAP05 também afeta os insetos que transportam as bactérias de planta para planta. Descobriram que a estrutura destas proteínas hospedeiras nos animais é suficientemente diferente para não interagirem com o SAP05, e por isso não afeta os insetos.
Contudo, esta investigação permitiu à equipa identificar apenas dois aminoácidos na unidade proteasoma que são necessários para interagir com o SAP05. A sua investigação mostrou que se as proteínas vegetais forem trocadas para ter os dois aminoácidos encontrados na proteína do inseto, já não são degradados pelo SAP05, impedindo o crescimento anormal da vassoura "bruxa".
Esta descoberta oferece a possibilidade de ajustar apenas estes dois aminoácidos nas culturas, por exemplo, utilizando tecnologias de edição de genes, para proporcionar uma resistência duradoura aos fitoplasmas e aos efeitos do SAP05.
