Plantas alteram células para combater doenças

Plantas sob ataque de bactérias, vírus e demais patógenos são capazes de se defender mudando suas proteínas dentro das células. É mais ou menos como uma fábrica de tratores que, em tempos de guerra, altera a linha de montagem para produzir armas. A ideia é conhecida, mas só agora se começa a entender o processo, através do trabalho desenvolvido na Universidade Duke, Carolina do Norte, Estados Unidos.

Ao contrário dos animais, que possuem células imunes especializadas que viajam pela corrente sanguínea até o local da infecção, quando uma planta sente uma invasão microbiana ela faz alterações dentro das células. Cada célula tem que ser capaz de resistir e lutar, mudando sua composição para o modo de batalha. A professora Xinnian Dong, da Duke, dirige a equipe que vem montando as peças para entender como elas fazem isso. Agora se revelam os principais componentes nas células vegetais que reprogramam seu sistema de produção de proteínas para combater doenças.

Todos os anos cerca de 15% do produto das colheitas é perdido para doenças bacterianas e fúngicas, o que representa perdas de cerca de US$ 220 bilhões. As plantas dependem do seu sistema imunológico para ajudá-las a lutar, explica Dong. Sob ataque, as plantas mudam suas prioridades, do crescimento para a defesa. Aí as células passam a sintetizar novas proteínas e suprimem a produção de outras. Cessando o ataque, em algumas horas tudo volta ao normal.

As dezenas de milhares de proteínas produzidas nas células realizam muitos trabalhos: catalisam reações, servem como mensageiros químicos, reconhecem 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 uma estrutura chamada ribossomo “lê” a mensagem e a traduz em uma proteína.

Dong e sua equipe já sabiam 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.

Agora em novo estudo divulgado na revista Cell, Dong colegas mostram como essa região funciona com outras estruturas dentro da célula para ativar a produção de proteínas em “tempo de guerra”. Eles mostraram que quando as plantas detectam um ataque de patógenos, os sinais moleculares que sinalizam 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 “tempo de paz”.

Em vez disso, os ribossomos ignoram o ponto de partida usual para tradução, usando a região de As e Gs recorrentes dentro da molécula de RNA para ancoragem e começam a ler a partir daí. “Eles basicamente pegam um atalho”, disse Dong. Para as plantas, combater a infecção é um ato de equilíbrio, explica. Alocar mais recursos para a defesa significa redução para fotossíntese e outras atividades nos negócios da vida. 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 Dong, os cientistas esperam encontrar novas maneiras de projetar culturas resistentes a doenças sem comprometer o rendimento. A equipe de Dong 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, para que possam desempenhar um papel mais amplo no controle da síntese de proteínas em plantas e animais, disse Dong.

Mais informações, em inglês, podem ser obtidas aqui e aqui.