Molécula descoberta pode conter o avanço de Fusarium graminearum

Sob a ameaça constante da giberela, doença que custa bilhões à produção de trigo e cevada nos Estados Unidos, uma equipe do Departamento de Agricultura dos EUA (USDA) deu um o decisivo. O grupo liderado pelo biólogo molecular Matthew Helm descobriu uma molécula essencial para o sucesso do fungo Fusarium graminearum. Essa descoberta pode transformar a forma como o país enfrenta a doença que compromete a qualidade dos grãos e intoxica plantações com micotoxinas.

A molécula, batizada de FgTPP1, age como uma chave. Ela desliga ou enfraquece o sistema de defesa da planta, permitindo que o fungo colonize os tecidos do trigo. Quando os cientistas removeram o gene da FgTPP1 de cepas do fungo, o avanço da doença caiu pela metade.

A proteína FgTPP1 é um tipo de protease, enzima que o fungo secreta para se instalar dentro da planta.

Em testes de laboratório, trigo exposto ao fungo sem FgTPP1 apresentou sintomas em apenas 18% a 27% das espiguetas. Já nas plantas infectadas pelo fungo original, o índice saltou para 50%.

Os pesquisadores agora investigam quais proteínas do trigo são afetadas pela protease. A ideia é simples: se a planta puder perder essas proteínas sem prejuízo, a edição genética poderia remover o ponto de entrada do fungo.

Mas a FgTPP1 não é qualquer proteína. Ela é altamente conservada entre fungos do filo Ascomycota — grupo que inclui diversos patógenos agrícolas. Isso sugere que seu papel vai além da giberela. E faz dela um alvo estratégico para soluções de longo prazo em várias culturas.

Outro achado crucial: FgTPP1 não só desarma o sistema imune da planta como se acumula nos cloroplastos — estruturas responsáveis pela fotossíntese e também envolvidas na defesa contra invasores. Nos testes, a proteína inibiu sinais típicos de alerta celular, como a produção de espécies reativas de oxigênio e o acionamento de vias de sinalização via MAPK, mecanismos que desencadeiam morte celular programada em células doentes.

A supressão desses sinais pela FgTPP1 torna o fungo invisível, permitindo que ele se espalhe sem resistência. Em folhas de Nicotiana benthamiana, planta usada como modelo, a expressão da FgTPP1 impediu até mesmo a morte celular induzida por proteínas de defesa do tipo RPS5, usadas pela planta para combater invasores.

A equipe de Helm agora trabalha em uma solução ousada: criar proteínas "iscas" no trigo e na cevada que enganem o fungo. Essas proteínas simulam os alvos naturais da FgTPP1, mas ao serem cortadas pela protease, disparam um sistema de alarme artificial que ativa a defesa da planta.

A estratégia se inspira em experiências anteriores com a bactéria Pseudomonas syringae em Arabidopsis, onde a substituição de alvos por sequências específicas levou à criação de variedades resistentes a vírus e bactérias.

Como a FgTPP1 está presente em praticamente todos os isolados de Fusarium graminearum, qualquer quebra nesse mecanismo representa um ponto de vulnerabilidade do fungo. Isso dá robustez à técnica, tornando improvável que o patógeno evolua rapidamente para escapar da nova armadilha.

A doença da giberela representa uma das maiores ameaças à segurança alimentar dos EUA. Seus prejuízos vão além da lavoura, afetando exportações, saúde animal e humana, e a reputação de toda a cadeia produtiva. A micotoxina DON, produzida pelo fungo, torna o grão impróprio para consumo e pode causar intoxicações.

Mais informações em doi.org/10.1101/2024.08.30.610543