Quando flores se transformam

Algumas doenças das plantas fazem muito mais do que enfraquecer as folhas ou atrasar o crescimento. Os fitoplasmas podem interferir no desenvolvimento de forma tão drástica que as flores perdem a sua identidade normal e passam a formar estruturas semelhantes a folhas.

Uma nova investigação publicada no "Journal of Biological Chemistry" explica como uma proteína de fitoplasma realiza esta transformação.

Utilizando técnicas estruturais baseadas em radiação de sincrotrão, os cientistas demonstraram que a proteína bacteriana PHYLOY pode mimetizar características dos próprios reguladores de desenvolvimento da planta e interferir com as instruções moleculares que normalmente formam uma flor.

Como uma flor perde a sua identidade

Os fitoplasmas são bactérias transmitidas entre plantas por insetos. Os seus efeitos podem variar desde o nanismo até alterações significativas no desenvolvimento da planta. Em casos graves, os órgãos florais — incluindo sépalas, pétalas, estames e carpelos — podem ser transformados em estruturas semelhantes a folhas. Culturas como o girassol, sésamo e videiras podem ser afetadas.

As consequências agrícolas podem ser graves. As doenças causadas por fitoplasmas já provocaram perdas substanciais nas culturas em diferentes partes do mundo. Os surtos de amarelecimento letal do coqueiro em África, por exemplo, foram associados a perdas de até 40% na Tanzânia e de 20% no Gana.

Os investigadores temem também que o problema se dissemine ainda mais à medida que os insetos vetores avançam para regiões mais a norte, em consequência das alterações climáticas.

A proteína por detrás da mudança

A equipa concentrou-se numa proteína de fitoplasma chamada PHYLOY, uma proteína do tipo "phyllogen" proveniente da estirpe "onion yellows" de "Candidatus Phytoplasma asteris".

A PHYLOY tem como alvo um grupo de proteínas vegetais conhecidas como fatores de transcrição MADS-box (ou MTFs). Estas proteínas são essenciais para o desenvolvimento normal das flores. Atuam em conjunto, em grupos de quatro, ligando-se ao ADN e ativando genes que determinam quais os órgãos florais que devem ser formados.

Quando este sistema funciona normalmente, a planta recebe instruções claras de desenvolvimento. A PHYLOY interfere com estas instruções ao ligar-se aos fatores de transcrição, impedindo que estes se montem e funcionem adequadamente.

Imagem de Sincrotrão Revela o Mecanismo

Para perceber como ocorre esta interação, os investigadores utilizaram a técnica de espalhamento de raios X a baixos ângulos (SAXS) no Síncrotron Europeu, em Grenoble, França. As experiências foram realizadas na linha de luz BM29 e analisaram como a PHYLOY interage com três importantes fatores de transcrição do tipo MADS-box.

Os resultados demonstraram que a PHYLOY é capaz de interagir com uma gama mais ampla de combinações de fatores de transcrição do que os cientistas tinham identificado anteriormente.

Mark Tully, cientista participante no estudo, explicou que os dados revelaram uma flexibilidade considerável na proteína. Segundo a equipa de investigação, esta flexibilidade pode ajudar a PHYLOY a adaptar-se e a interagir com múltiplas proteínas do hospedeiro, em vez de depender de um único alvo molecular.

Uma Forma de Mimetismo Molecular

O passo seguinte foi alterar partes individuais das proteínas utilizando a mutagénese sítio-dirigida.

Ao modificar características moleculares específicas, os investigadores podiam bloquear ou permitir as interações entre a PHYLOY e os fatores de transcrição das plantas. Isto demonstrou que a proteína bacteriana reconhece características estruturais partilhadas por diferentes fatores de transcrição.

Na prática, a PHYLOY comporta-se como uma impostora molecular. Mimetiza aspetos das próprias proteínas reguladoras da planta hospedeira de forma suficientemente fiel para interferir com o sistema que controla o desenvolvimento floral.

Uma vez que os fatores de transcrição normais deixam de funcionar adequadamente em conjunto, o programa genético responsável pela produção de pétalas, estames e outras estruturas florais é interrompido. Consequentemente, os órgãos desenvolvem-se com características semelhantes às das folhas.

Porque é que a descoberta é importante

A líder do estudo, Chloe Zubieta, explicou que compreender como os fitoplasmas sequestram a maquinaria de desenvolvimento da planta poderá, no futuro, ajudar os investigadores a desenvolver formas de reduzir o seu impacto na agricultura.

O trabalho ainda se concentra em mecanismos moleculares básicos, em vez de procurar um tratamento imediato para as culturas infetadas. O próximo objetivo é obter uma estrutura cristalina de alta resolução do complexo formado entre a PHYLOY e as proteínas MADS-box.

Max Nanao, outro cientista do projeto, afirmou que a equipa espera combinar esta informação estrutural com a triagem virtual de alto rendimento para procurar compostos capazes de bloquear a interação.

Por isso, as descobertas vão além de explicar um sintoma invulgar nas plantas. Revelam exatamente como um patogénico pode explorar a arquitetura das próprias proteínas do hospedeiro para reprogramar o desenvolvimento. Este conhecimento a nível molecular poderá, no futuro, servir de ponto de partida para novas estratégias de proteção das culturas vulneráveis, à medida que as doenças causadas pelos fitoplasmas se disseminam para novas regiões.