Serendipismo, esse poderia ser o nome do processo de descoberta de mecanismos de ação que utilizamos hoje. Mas, se no passado, herbicidas foram descobertos por acaso e, acima de tudo, capacidade de observação, para só então terem seus mecanismos de ação elucidados. A bioprospecção baseada principalmente em abordagens genômicas promete um futuro de possibilidades.
Para a ação herbicida, é necessário que após atingir o alvo, o composto seja absorvido. Ultrapasse as barreiras impostas pela cutícula, parede celular e membranas. Alcance o sítio de ação, e então, concentre-se em quantidade suficientemente tóxica para inibir uma rota essencial à sobrevivência da planta.
Até seria simples, se esses fossem os únicos requisitos. Mas e se a rota biossintética estiver presente em outros organismos? E se a molécula persistir longos períodos no ambiente? E se ela possuir características físico-químicas que permitam seu transporte para os corpos d’água ou ainda, sua magnificação? E se a molécula for ativa apenas em elevadas concentrações e em um grupo muito restrito de plantas daninhas? E se sua síntese for financeiramente proibitiva? Além de tudo isso, há crescentes pressões socioambientais e econômicas.
Apenas alguns dos motivos que levaram a um lapso de mais de 30 anos sem novos mecanismos de ação no mercado.
Mas, ao que tudo indica, teremos novidades!
Recentemente foi publicado na revista científica Nature por Yan e sua equipe, a abordagem utilizada para a descoberta de um herbicida natural com um novo mecanismo de ação. O trabalho “Resistance-gene-directed discovery of a natural-product herbicide with a new mode of action” pode ser conferido aqui.
A biossíntese dos aminoácidos de cadeia ramificada valina, leucina e isoleucina, essenciais para a planta, foi escolhida como alvo. O sucesso dos inibidores da enzima acetolactato sintase (ALS), na mesma rota, ratifica a preferência. Entretanto, a enzima escolhida foi a di-hidroxi-ácido desidratase (DHAD, em inglês).
A equipe usou a estratégia de mineração de genes, a descoberta de metabólitos secundários a partir de bancos de genomas.
A hipótese
Pense na alelopatia, a liberação de compostos do metabolismo secundário que podem afetar o desempenho de outros organismos. Partindo do princípio de que os organismos são semelhantes, como o doador não é afetado pelo seu próprio metabólito liberado no ambiente?
A hipótese sugeriu que o cluster gênico que codifica o metabólito inibidor também codifica uma “versão” de DHAD insensível a ele, fornecendo assim, auto-resistência ao doador. Consequentemente, a busca inicial foi por versões resistentes da enzima.
O processo para novos mecanismos de ação
Resumidamente, genomas fúngicos foram escaneados para a localização de genes codificando DHAD. O cluster gênico bem conservado ast foi encontrado, dentre outros, no genoma do fungo de solo Aspergillus terreus. Os genes foram expressos na levedura Saccharomyces cerevisiae e os compostos purificados tiveram suas estruturas elucidadas por espectroscopia de ressonância magnética nuclear.
O ácido asptérrico, a molécula encontrada, inibiu o crescimento das raízes e parte aérea de Arabidopsis thaliana, milho e tomate em bioensaios.
Resultados promissores
Como resultado dos ensaios bioquímicos e genéticos usando leveduras, os autores comprovaram que o ácido asptérrico inibe competitivamente a DHAD. Ainda, que a cópia da enzima encontrada no cluster ast é mesmo insensível ao composto. O sítio de ligação nas formas de DHAD também foi elucidado.
Além disso, o ácido asptérrico afetou a produção de pólem, mas não o ovário. Assim, o herbicida natural poderá também ser utilizado como facilitador na produção de sementes híbridas.
Em adição, plantas transgênicas de A. thaliana, expressando DHAD insensível, não tiveram seu crescimento afetado pelo ácido asptérrico. Consequentemente, essa combinação de fatores permite projetar um possível uso do herbicida para inviabilizar a produção de sementes de escapes de plantas daninhas.
Controle de escapes e o efeito de aplicações tardias de glifosato na soja RR
Vale lembrar que a rota não está presente em mamíferos e que o composto foi ativo em concentrações bastante baixas, o que, certamente, o torna promissor para o mercado de herbicidas.
Segundo o site UC Weed Science, a equipe busca parcerias com companhias de agroquímicos para viabilizar o produto comercial, possivelmente, em uma plataforma semente + herbicida.
Agora é aguardar.
