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Estudando o cabelo protetor das plantas
O maior e mais diverso grupo de moléculas são conhecidos como metabólitos especializados. Alguns metabólitos atraem insetos benéficos e outros repelem ou matam insetos herbívoros que se alimentam de plantas ou micróbios patogênicos.
Por Michigan State University - 15/11/2021


Yann-Ru Lou e Thilani Anthony colaboram para estudar como a beladona (Solanum nigrum) produz um grande número de tipos distintos de acylsugars pegajosos. Crédito: Jeff Mason

As plantas são químicos mestres, produzindo uma gama deslumbrante de moléculas valiosas para os humanos, incluindo vitaminas, produtos farmacêuticos e aromatizantes.

O maior e mais diverso grupo de moléculas são conhecidos como metabólitos especializados. Alguns metabólitos atraem insetos benéficos e outros repelem ou matam insetos herbívoros que se alimentam de plantas ou micróbios patogênicos. Alguns desses metabólitos estão prontos para ação na superfície da planta, sendo formados em tricomas, que são pequenos fios de cabelo em caules, folhas e flores. Infelizmente, essas defesas naturais muitas vezes faltam nas plantas de cultivo , tendo sido perdidas durante a domesticação ou reprodução avançada.

Por exemplo, as plantas da família da erva-moura (Solanaceae) sintetizam ésteres de açúcar (acylsugars), que têm atividades antifúngicas e anti-herbivoria. Em espécies que se acumulam e secretam grandes quantidades, sua natureza pegajosa fornece defesas físicas como 'cola' aderente à boca de insetos-praga e 'papel mosca' aprisionamento de insetos de corpo pequeno.

No entanto, o tomate cultivado (Solanum lycopersicum) acumula uma quantidade relativamente pequena desses acylsugars e são indetectáveis ​​em algumas outras culturas de Solanaceous economicamente importantes, como o pimentão. Compreender como esses metabólitos ausentes são produzidos em parentes selvagens pode sugerir abordagens de melhoramento para tornar as safras mais resistentes a pragas sem o uso de pesticidas químicos.

Em um artigo publicado na Science Advances , uma equipe de cientistas do MSU da Faculdade de Ciências Naturais da Universidade Estadual de Michigan acompanhou sua observação de que a beladona negra comum (Solanum nigrum) produz um número incomumente grande de diferentes compostos protetores de acila acila em seus cabelos tricomas . O estudo foi realizado nos laboratórios de Bioquímica e Biologia Molecular (BMB) University Distinguished Professor e Barnett Rosenberg Professor Rob Last, e MSU Mass Spectrometry Facility Director e BMB Professor Dan Jones.

"Como a erva-moura faz tantos acylsugars, desenvolvemos um pipeline de elucidação da estrutura de acylsugar acelerado para acelerar nosso estudo", disse Yann-Ru Lou, pesquisador de pós-doutorado do BMB no último laboratório e primeiro autor do estudo. "Obtivemos informações estruturais críticas para a enzimologia sem a etapa de purificação de metabólitos demorada e demorada, combinando métodos de química analítica de ponta disponíveis na MSU."

Uma surpresa deste estudo é que os acylsugars da beladona têm tipos distintos de compostos não encontrados juntos em outras plantas: acilglucoses e acilinositóis. Estes são baseados no açúcar, glicose e inositol, uma substância semelhante à vitamina. Entender como as espécies selvagens produzem essas duas classes de moléculas protetoras pode levar à criação de safras que podem crescer sem pesticidas sintéticos.

"Um resultado empolgante deste trabalho é a descoberta de um novo tipo de invertase, a enzima que normalmente pensamos ser feita pelas abelhas para produzir mel e pela levedura para fermentação", disse Last. Essa invertase evoluiu para ser feita nos cabelos dos tricomas e sintetizar a acilglicose, ao invés da doce glicose encontrada no mel. Os resultados ilustram a notável diversidade metabólica encontrada em plantas com flores. "

 

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