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André Julião | Agência FAPESP – Um grupo de pesquisadores do Centro de Pesquisa em Genômica Aplicada às Mudanças Climáticas (GCCRC) descobriu uma proteína envolvida na resposta do milho à seca, ao aumento de temperatura e à invasão por fungos.

O achado abre caminho para o desenvolvimento de plantas mais resistentes e de produtos que diminuam as perdas na produção, no momento em que as mudanças climáticas globais ameaçam a produtividade das lavouras no mundo. O artigo foi publicado na BMC Plant Biology.

O GCCRC é um Centro de Pesquisa em Engenharia (CPE) constituído pela FAPESP e pela Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (Embrapa) na Universidade Estadual de Campinas (Unicamp).

A nova proteína foi nomeada DRIK1 (quinase inativa responsiva à seca 1, na sigla em inglês). Os pesquisadores encontraram ainda uma molécula sintética que se liga a ela, possibilitando que, futuramente, possam ser produzidas plantas que tenham a atividade da proteína naturalmente reduzida ou mesmo desenvolvidos produtos capazes de inibir a sua ação.

“É uma proteína que, em condições normais, controla mecanismos de desenvolvimento da planta e inibe os genes de resposta ao estresse. Quando ocorre uma seca ou um ataque por patógenos, os níveis da proteína são diminuídos e o milho desencadeia a resposta necessária para controlar os efeitos da seca, do calor ou do ataque de patógenos”, explica Paulo Arruda, professor do Instituto de Biologia (IB) da Unicamp e coordenador do GCCRC.

Para chegar à molécula que se liga à proteína, os pesquisadores utilizaram a plataforma desenvolvida no Centro de Química Medicinal (CQMED), outro centro coordenado por Arruda e voltado para a descoberta de alvos moleculares para fármacos, também com apoio da FAPESP.

“No CQMED temos uma plataforma para fazer buscas em bibliotecas de pequenas moléculas, a fim de encontrar inibidores para proteínas específicas. Na saúde humana, isso é importante para desenvolver um novo medicamento que inibe uma proteína quinase envolvida em uma doença, por exemplo. Usamos a mesma plataforma para identificar uma molécula que se liga na proteína quinase da planta e agora podemos estudar como funciona o mecanismo de resposta à seca em que ela está envolvida”, diz Arruda.

Os pesquisadores fizeram uma varredura em uma biblioteca com 378 compostos que poderiam se ligar à proteína DRIK1 e identificaram uma molécula sintética, denominada ENMD-2076, com essa capacidade. A ideia dos pesquisadores é modificar esse composto de forma que ele possa modular a DRIK1, aumentando ou diminuindo a sua expressão no organismo da planta.

O trabalho teve ainda como autores Bruno Aquino, que realizou estágio de pós-doutorado com bolsa da FAPESP no IB-Unicamp; Viviane Cristina Heinzen da Silva, que atualmente realiza estágio de pós-doutorado no Centro de Biologia Molecular e Engenharia Genética (CBMEG) da Unicamp, e Katlin Brauer Massirer, coordenadora do CQMED ao lado de Arruda. “Os projetos estão inseridos no INCT 2014: Centro de Química Medicinal de Acesso Aberto, também financiado pela FAPESP.”

Resposta à seca

Para encontrar a proteína DRIK1, os pesquisadores buscaram, em um banco de dados público, genes relacionados com a resposta à seca em plantas. Um plantio de milho foi realizado em estufa por 15 dias e uma parte das plantas foi regada normalmente durante esse período. A outra parte foi dividida em três grupos, que ficaram 9, 12 ou 14 dias sem irrigação.

Amostras de folhas e raízes tiveram o RNA sequenciado. Os pesquisadores observaram que as plantas submetidas à seca têm uma expressão reduzida da DRIK1, mas os níveis voltam ao normal quando a planta é reidratada.

Informações colhidas no mesmo banco de dados onde foi identificada a família de proteínas à qual a DRIK1 pertence mostraram, ainda, que provavelmente ela tem o mesmo padrão de atividade quando há aumento na temperatura e durante o ataque de pelo menos dois fungos diferentes.

Os pesquisadores analisaram ainda a estrutura tridimensional da proteína e mapearam regiões potencialmente importantes para a função de resposta aos estímulos gerados pelo estresse. Essas regiões, futuramente, podem servir como alvo para compostos que modulem a função da proteína.

O grupo trabalha agora na produção de plantas com o gene que expressa a DRIK1 alterado. A expectativa é obter, futuramente, variedades mais resistentes à seca, como algumas que tenham uma expressão diminuída da proteína e que respondam mais rápido à falta de água, por exemplo.

“Se conseguirmos uma variedade que, durante uma seca, resista um pouco mais do que as outras, será como ter um seguro genético. Perdas sempre haverá, mas, se for possível diminuí-las, isso já significa toneladas de alimentos sendo salvas”, afirma Arruda.

O artigo Crystal structure of DRIK1, a stress-responsive receptor-like pseudokinase, reveals the molecular basis for the absence of ATP binding (doi: 10.1186/s12870-020-2328-3), de Bruno Aquino, Viviane C. H. da Silva, Katlin B. Massirer e Paulo Arruda, pode ser lido em: https://bmcplantbiol.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12870-020-2328-3.

Karina Ninni | Agência FAPESP – Estudo publicado na Nature Communications conecta pela primeira vez a demanda de certos países desenvolvidos por commodities agrícolas ao aumento do risco de malária em países fornecedores desses produtos.

O trabalho, conduzido por cientistas da Faculdade de Saúde Pública da Universidade de São Paulo (FSP-USP) e colegas da Universidade de Sidney (Austrália), estima que cerca de 20% do risco de malária em hotspots de desmatamento é impulsionado pelo comércio internacional de itens como madeira, produtos madeireiros, tabaco, cacau, café e algodão.

A pesquisa abrange o período de 2000 a 2015 e foi desenvolvida no âmbito do projeto “Genômica de paisagens em gradientes latitudinais e ecologia de Anopheles darlingi”, apoiado pela FAPESP.

Para estabelecer a metodologia – que cruzou rotas comerciais mundiais com dados de perda de cobertura florestal em países exportadores de commodities agrícolas em que ocorre a doença – Maria Anice Mureb Sallum, professora da FSP-USP, e seu aluno de doutorado Leonardo Suveges Moreira Chaves, primeiro autor do artigo, tiveram a colaboração de Manfred Lenzen, professor da Universidade de Sidney, e de sua equipe.

“Lenzen mantém uma base de dados sobre comércio internacional que inclui 189 países e fontes como a Organização Mundial do Comércio e o Banco Mundial, entre outras. Há dados que nos permitem saber quem vende, o que vende, para onde vende, quem compra, quem beneficia e para onde é vendido o produto beneficiado. Por exemplo: um país que compra cacau, produz o chocolate e exporta para o mundo inteiro. Todos os elos da cadeia foram considerados”, explica Sallum.

De acordo com Leonardo Suveges, com o uso de computação de alto desempenho, a equipe de Lenzen examinou mais de 1 bilhão de rotas de suprimentos de commodities internacionais. “Como a malária está muito ligada à alteração da paisagem pelo desmatamento, que favorece a proliferação dos vetores e a exposição do homem a esses insetos, conseguimos atribuir uma parte dos casos de malária ao desmatamento – à qual chamamos risco de malária: quantos casos haveria na ocorrência de desmatamento e na ausência de intervenções de controle, como mosquiteiros impregnados com inseticida e tratamentos com medicamentos combinados com artemisinina. E uma parcela desse risco está associada ao comércio de commodities”, resume.

Os cientistas selecionaram então os países com casos de malária em que há hotspots de desmatamento e cruzaram com os dados da cadeia de produção de commodities associada ao desmatamento nesses lugares, verificando para onde os produtos são exportados. Concluíram que cerca de 10% do risco de malária ligado ao desmatamento está conectado a apenas 10 nações compradoras: Alemanha, Estados Unidos, Japão, China, Reino Unido, França, Itália, Espanha, Países Baixos e Bélgica, onde a demanda por determinados produtos pode estar exacerbando o risco de malária para 10,7 milhões de pessoas em países de baixa renda, principalmente em países da África Subsaariana.

O risco em números

A Nigéria sofre o maior risco de malária com conexões identificadas ao desmatamento: 5,98 milhões de casos em 2015, em parte causados pela exportação de madeira para a China (em um total de US$ 332 milhões em 2015), grãos de cacau para os Países Baixos (US$ 334 milhões), Alemanha (US$ 72 milhões), Bélgica, França, Espanha e Itália (US$ 35 milhões) e carvão para a Europa (US$ 35 milhões).

Em seguida vem a Tanzânia, onde 5,66 milhões de pessoas correm risco de malária relacionado ao desmatamento, em parte por conta das exportações de tabaco não beneficiado para a Europa e a Ásia (US$ 344 milhões), algodão cru para o sudeste da Ásia (US$ 41 milhões) e madeira serrada para a Índia (US$ 20 milhões).

Em Uganda, 5,49 milhões de casos de risco da doença estão associados ao desmatamento, potencialmente impulsionado pela exportação de café não beneficiado para a Itália (US$ 88 milhões em 2015), Alemanha (US$ 63 milhões), Bélgica (US$ 40 milhões) e EUA e Espanha (ambos US$ 21 milhões) e, em menor grau, de algodão cru para o sul e o sudeste asiáticos (US$ 15 milhões).

Em Camarões, também com 5.49 milhões de casos, parte do risco de malária atrelado ao desmatamento foi conectada à exportação de cacau para os Países Baixos (US$ 300 milhões), Espanha, Bélgica, França e Alemanha (que somaram US$ 79 milhões em 2015), madeira bruta para a China (US$ 175 milhões) e madeira serrada para o mesmo país, além de Bélgica, Itália, EUA e outros (somando US$ 440 milhões).

O artigo, intitulado Global consumption and international trade in deforestation-associated commodities could influence malaria risk, revela que os outros países com maior risco da doença atrelado ao desmatamento, em ordem decrescente, foram República Democrática do Congo, Índia, Zâmbia, Myanmar, República Centro-Africana e Burundi. Eles têm como maior parceiro comercial a China, para onde vendem sobretudo produtos madeireiros.

Em nota suplementar ao trabalho publicado, os autores calcularam ainda que as importações de commodities feitas pela China em 2015 responderam por 1,7 milhão de casos de malária nos países onde o desmatamento está ligado à sua produção e exportação. A Alemanha respondia por 1,5 milhão de casos, seguida do Japão (986 mil), dos Estados Unidos (770 mil), do Reino Unido (815 mil), da Itália (595 mil), dos Países Baixos (581 mil), da Espanha (466 mil), da França (463 mil) e da Bélgica (361 mil).

Compensação insuficiente

“Chama a atenção o fato de que Estados Unidos, Reino Unido, França, Alemanha e Japão, alguns dos principais importadores citados como corresponsáveis pelo risco de malária, são os mesmos países que fornecem apoio financeiro para programas de controle da doença, especialmente na África Subsaariana”, aponta Suveges.

Mas a conta não fecha. Em 2017, o investimento global para controle e prevenção da malária foi de aproximadamente US$ 3,2 bilhões, com doadores de alta renda fornecendo 72% do financiamento. No entanto, afirmam os cientistas no artigo, os países endêmicos de malária arcaram com 28% do custo e o nível geral de financiamento foi menos da metade do necessário para alcançar uma redução nas taxas de morbidade e mortalidade pela doença, de acordo com a meta 3.3 dos Objetivos de Desenvolvimento Sustentável propostos para 2030 pela Organização das Nações Unidas (ONU).

Sallum ressalta o fato de que, durante todo o período estudado, os países produtores e exportadores de commodities permaneceram nessa posição. “Sabemos por estudos já publicados que os efeitos sociais do desenvolvimento econômico têm impacto sobre a malária, porque as pessoas conseguem morar melhor, ter condições mais dignas de manejo da terra e tudo isso consegue protegê-las. Assim, se o país produtor de commodities se tornasse o fornecedor de manufaturados, poderia agregar um valor maior ao produto dele e posicionar a sociedade em uma situação mais vantajosa – o que poderia diminuir a necessidade de desmatamento e o risco de malária. Mas não há variação de papéis nessa cadeia comercial, o que demonstra a desigualdade que impera nessas relações, tendo em vista que os preços das commodities são estipulados pelos países compradores.”