Novo estudo identifica estratégia natural para impedir a resistência das pragas às proteínas

Agricultores de dezenas de países adotaram culturas geneticamente modificadas para produzir proteínas da bactéria Bacillus thuringiensis (Bt) que matam algumas das principais pragas, mas que são seguras para as pessoas e para a vida selvagem. Embora esta abordagem biotecnológica reduza a dependência de pulverizações de inseticidas, proporcionando assim benefícios económicos e ambientais, a resistência às culturas Bt evoluiu em pelo menos 11 espécies de pragas. Assim, são urgentemente necessárias formas eficazes de combater essa resistência das pragas.

Um novo estudo publicado na revista Proceedings of the National Academy of Sciences identifica uma estratégia natural para impedir a resistência das pragas às proteínas Bt. Os investigadores da Universidade do Arizona e da Universidade Agrícola de Nanjing descobriram que uma proteína Bt mata uma das pragas agrícolas mais nocivas do mundo através de duas vias diferentes.

“Assim, a eficácia da proteína é mais duradoura porque, mesmo que a praga bloqueie uma via, a outra via continua a ser letal e a praga não é resistente a não ser que ambas as vias sejam desarmadas”, afirma Bruce Tabashnik, um dos autores do estudo e diretor do Departamento de Entomologia da Universidade do Arizona.

Informações sobre a desativação dos recetores Bt 

Para matar os insetos nocivos, as proteínas Bt têm de ser ingeridas e ligar-se a recetores específicos no revestimento do intestino. Como os seres humanos e outros animais não possuem esses recetores, não são afetados pelas proteínas Bt. Mas, tal como acontece com os germes causadores de doenças e os antibióticos, as pragas podem desenvolver resistência às proteínas Bt. O mecanismo mais comum e mais potente de resistência Bt implica alterações nos recetores que reduzem ou eliminam a sua ligação às proteínas Bt. Três dos recetores implicados em muitos casos de resistência Bt são proteínas intestinais chamadas ABCC2, ABCC3 e caderina.

A equipa de cientistas utilizou a edição genética para desativar a ABCC2, a ABCC3 e a caderina em lagartas da broca asiática do milho (Ostrinia furnacalis), a principal praga do milho na China e noutros locais da Ásia. Os investigadores determinaram de que forma a desativação dos três recetores, individualmente ou em pares, afeta as respostas da praga às proteínas Bt Cry1Ab e Cry1Fa, amplamente utilizadas no milho Bt, que tem como alvo as brocas do milho e outras pragas de lepidópteros.

Os investigadores descobriram que o Cry1Ab mata as lagartas através de duas vias tóxicas diferentes. Uma via requer a ABCC2, enquanto a outra requer a caderina e a ABCC3. Isto significa que, se uma mutação na praga bloquear uma via, a outra via pode ainda dar um golpe letal. Só quando ambas as vias são eliminadas é que a praga se torna resistente. Este “sistema de reserva” do Cry1Ab torna muito mais difícil a evolução da resistência, porque a praga precisa de mutações que inactivem simultaneamente duas vias distintas para sobreviver.

O Cry1Fa, por outro lado, utiliza apenas uma via, a via ABCC2. Se esta for bloqueada, a praga sobrevive à exposição ao Cry1Fa. Assim, uma única mutação na praga que interrompa a ABCC2 pode torná-la altamente resistente ao Cry1Fa.

Para verificar as previsões dos resultados resumidos acima, os cientistas fizeram a experiência inversa, modificando uma linha celular de outra praga de lepidópteros para produzir os recetores da broca asiática do milho. Os resultados das células modificadas apoiam as conclusões das lagartas com recetores desativados.

Por exemplo, enquanto as células não modificadas não foram mortas por Cry1Ab ou Cry1Fa, as células modificadas para produzir ABCC2 foram mortas por ambas as proteínas Bt, confirmando a conclusão de que ABCC2 facilita uma via tóxica para ambas. Além disso, as células modificadas para produzir caderina e ABCC3 eram suscetíveis ao Cry1Ab mas não ao Cry1Fa. Como esperado, esta modificação forneceu a segunda via para Cry1Ab, que não existe para Cry1Fa.

Potencial solução de um mistério sobre uma praga importante na América do Norte e na Europa

Os novos resultados com a broca asiática do milho podem elucidar um padrão anteriormente inexplicado observado no seu parente próximo que é uma praga importante na América do Norte e na Europa, a broca europeia do milho (Ostrinia nubilalis).

No laboratório e no campo, a broca europeia do milho desenvolveu uma resistência mais lenta ao Cry1Ab do que ao Cry1Fa. Por exemplo, no Canadá, a resistência prática que reduz a eficácia do milho Bt contra esta praga no campo não foi evidente após 21 anos de exposição ao milho Bt que produz Cry1Ab, ao passo que a resistência prática foi documentada pela primeira vez após apenas 12 anos de exposição ao milho Bt que produz Cry1Fa.

Uma explicação plausível é que, tal como a broca asiática do milho, a broca europeia do milho tem duas vias tóxicas para o Cry1Ab mas apenas uma para o Cry1Fa. Esta ideia poderia ser testada diretamente através da realização do mesmo tipo de experiências com a broca do milho europeia que foram utilizadas para analisar a broca do milho asiática.

Implicações para o aumento da sustentabilidade

Tabashnik observa: “A redundância funcional, a utilização de mais do que uma via tóxica por uma única proteína Bt, não se limita ao Cry1Ab e à broca asiática do milho – também ocorre com outras proteínas Bt e outras pragas de lepidópteros importantes. Esta estratégia natural para retardar a resistência das pragas pode ser aproveitada para aumentar a sustentabilidade, procurando proteínas Bt nativas ou concebendo novas proteínas Bt que ataquem as pragas através de múltiplas vias”.