Já utilizadas em pesquisas sobre proteínas humanas, uso dessas moléculas no estudo de arroz é inédito
Um grupo de cientistas do Brasil, do Reino Unido, dos Estados Unidos e do Canadá identificou 37 inibidores de proteínas quinases humanas que são potencialmente ativos em quinases de arroz. Destes, seis inibiram o crescimento da raiz do vegetal. O estudo mostrou que inibidores de quinases humanas podem ser úteis para elucidar o papel dessas enzimas de arroz e abre caminhos para futuros desenvolvimentos biotecnológicos na rizicultura, como, por exemplo, variedades mais resistentes à seca ou a doenças. Atualmente, o arroz é base da refeição de metade da população mundial, especialmente em países de baixa e média renda.
As proteínas quinases são enzimas que atuam em diferentes funções nas células. Por isso, são alvos estratégicos para entender o funcionamento sistêmico das células e de doenças. Já os inibidores de quinases são pequenas moléculas que bloqueiam a atividade destas enzimas. Uma vez bloqueadas, os pesquisadores passam a investigar os efeitos disso na célula.
“Os vegetais, de modo geral, têm muitos genes redundantes, ou seja, quando uma proteína para de funcionar, outro gene é ativado para produzir outra proteína que tem a mesma função. Isto dificulta o isolamento da ação de uma proteína na planta para estudo”, explica Priscila Ramos, pesquisadora do Centro de Química Medicinal da Unicamp e autora do artigo. “Mas, à medida que inibimos uma quinase ou um grupo semelhante de quinases, conseguimos avaliar o efeito disso na planta”, complementa a autora. Neste sentido, as descobertas do artigo se configuram como uma nova ferramenta para o estudo de quinases de plantas.
“Esta abordagem é bastante disseminada na medicina de precisão, na qual uma pequena molécula potente e seletiva inibe um alvo terapêutico, que pode estar relacionado ao desenvolvimento de um câncer ou doenças infecciosas humanas”, explica Rafael Couñago, pesquisador principal do CQMED e autor do estudo.
Segundo os autores do artigo, a falta de inibidores específicos para vegetais tem limitado a exploração das quinases de plantas. Por outro lado, as quinases, sejam elas humanas ou vegetais, compartilham estruturas moleculares semelhantes, o que inspirou os experimentos de inibidores de quinases humanas em quinases de arroz. “[...] não é incomum que os inibidores de quinase sejam ativos contra várias quinases intimamente relacionadas”, explicam os autores no artigo.
Das quase 1500 quinases de arroz, os pesquisadores focaram em 129. Destas, 85 foram produzidas em laboratório com sucesso e 40 foram produzidas em larga escala e testadas com 627 inibidores de quinases humanas que variaram em estrutura e atividades. “Como o desenvolvimento de inibidores de quinases vegetais ainda é incipiente, optamos por utilizar uma biblioteca de inibidores de quinases humanas com grande diversidade química”, explicam os autores.
O resultado apontou que os inibidores humanos foram capazes de se ligar a 40 quinases de arroz. “Esta é uma informação valiosa, que pode ser usada para aprimorar inibidores específicos para explorar as funções das quinases de plantas”, afirma Couñago.
Os pesquisadores selecionaram 37 inibidores e testaram o efeito deles em uma planta modelo, a Arabdopsis. Eles observaram que 14 inibidores provocaram uma redução significativa no desenvolvimento da raiz em relação às plantas controle. Nove inibidores que apresentaram maior efeito em Arabdopsis foram então testados na planta de arroz, e seis deles também provocaram a inibição do desenvolvimento da raiz do arroz. Isso mostra que os inibidores que já são conhecidos para estudar proteínas humanas também têm efeito em proteínas das plantas de arroz. A descoberta pode abreviar o tempo para o desenvolvimento de novas soluções biotecnológicas na rizicultura.
O próximo passo é comprovar a inibição das quinases pelos compostos, por meio de ensaios enzimáticos. “Assim, conseguiremos checar se estes inibidores são realmente capazes de bloquear a atividade da enzima do arroz”, complementa Priscila Zonzini Ramos.
O CQMED colaborou sobretudo com a sua plataforma de clonagem e produção de proteínas usando a bactéria Escherichia coli. “Até onde sabemos, este é o primeiro estudo abrangente que relata construções de DNA e condições de expressão para a produção solúvel de um conjunto representativo de proteínas quinases de arroz, utilizando um sistema de expressão em E. coli”, finalizam os autores.
Este estudo é resultado da parceria entre o CQMED, um INCT apoiado pela Fapesp e pelo CNPq e sediado no Centro de Biologia Molecular e Engenharia Genética (CBMEG) da Unicamp, e o Structural Genomics Consortium (SGC).
