Investigadores do VIB-VUB Center for Structural Biology, centro de investigação ligado ao VIB e à Vrije Universiteit Brussel, em Bruxelas, identificaram um mecanismo até agora desconhecido que ajuda a aumentar a eficácia de um biopesticida biológico amplamente utilizado no controlo de pragas.
O estudo, publicado na Nature Communications, descreve a forma como a bactéria Bacillus thuringiensis produz fibras proteicas que formam uma rede molecular capaz de manter juntos esporos infeciosos e toxinas.
A Bacillus thuringiensis é uma bactéria usada no controlo de pragas agrícolas por atuar em larvas de insetos. O processo ocorre em duas fases: primeiro, a bactéria liberta toxinas que danificam o sistema digestivo do inseto; depois, os esporos entram, germinam e multiplicam-se no interior do organismo.
Quando a fonte de alimento se esgota, a bactéria produz novos esporos e toxinas, que são libertados no ambiente e ficam disponíveis para infetar outro inseto. Segundo a informação divulgada, por atuar apenas sobre determinados insetos, a bactéria é considerada segura para humanos, outros animais e insetos benéficos, como as abelhas.
Uma das questões em aberto para os investigadores era perceber como os esporos e os cristais de toxina permaneciam juntos no ambiente durante tempo suficiente para infetar insetos de forma eficaz. A equipa do VIB-VUB Center for Structural Biology identificou a resposta numa rede fibrosa até agora desconhecida, designada “sporesilk”.
Com recurso a técnicas avançadas de imagiologia, os investigadores observaram que os esporos da bactéria e os cristais de toxina estão inseridos numa malha densa de fibras proteicas com oito nanómetros de largura. Estas fibras apresentam uma estrutura organizada em dupla hélice e estão quimicamente interligadas, formando um material estável.
De acordo com o estudo, as fibras auto-organizam-se e mantêm-se intactas em condições extremas, incluindo calor, seca, químicos agressivos e tensão mecânica. “Este é um dos materiais proteicos mais robustos que vimos na natureza”, afirma Han Remaut, autor sénior do estudo.
A função desta rede passa por manter juntos os elementos necessários à infeção. “A sporesilk atua como uma rede molecular que agrupa os esporos e os cristais de toxina em ‘unidades de infeção’ compactas”, refere Mike Sleutel, do VIB-VUB, enfatizando que, “assim, quando as larvas de insetos ingerem a bactéria, recebem ao mesmo tempo os esporos infeciosos e a carga tóxica”.
Quando os investigadores removeram o gene responsável pela produção destas fibras, os agrupamentos desagregaram-se. Como resultado, a bactéria tornou-se menos eficaz na eliminação de larvas de insetos, tendo sido observada uma mortalidade mais tardia em modelos experimentais.
Pelo contrário, a adição das fibras, por engenharia genética ou através da mistura com fibras purificadas, permitiu restaurar o agrupamento entre esporos e toxinas e aumentar a eficiência na eliminação dos insetos.
“Isto poderá oferecer uma forma prática de desenvolver biopesticidas mais potentes e fiáveis, mantendo os padrões regulatórios e de segurança ambiental”, afirma Remaut.
O estudo aponta ainda para possíveis aplicações noutros domínios. Pela sua durabilidade e capacidade de auto-organização, estas fibras proteicas poderão servir de base ao desenvolvimento de novos biomateriais para biotecnologia e engenharia.
Segundo os investigadores, compreender e utilizar mecanismos naturais como este poderá contribuir para soluções agrícolas mais sustentáveis e para reduzir a dependência de pesticidas químicos.
O artigo foi publicado originalmente em Vida Rural.
