Algumas das plantas mais perigosas da natureza também funcionam como laboratórios químicos de extraordinária sofisticação. Durante milhões de anos, desenvolveram moléculas capazes de afastar predadores e garantir sua sobrevivência. Agora, cientistas conseguiram decifrar parte do processo utilizado por duas flores altamente tóxicas para produzir essas substâncias. O avanço pode permitir que compostos difíceis de obter sejam fabricados de maneira controlada e, futuramente, inspirem novos medicamentos.
Duas plantas perigosas chamaram a atenção dos cientistas
Pesquisadores da Universidade Estadual de Michigan, nos Estados Unidos, e da Academia Tcheca de Ciências conseguiram reproduzir em laboratório parte da química encontrada em duas plantas conhecidas por sua toxicidade: o acônito e o Delphinium.
O trabalho, publicado na revista Molecular Plant, ajuda a explicar como essas espécies produzem moléculas naturais extremamente complexas.
Acônitos e Delphinium contêm substâncias capazes de provocar danos ao sistema nervoso e paralisia mesmo em doses muito pequenas. Essa toxicidade, porém, é justamente uma das características que despertam o interesse dos pesquisadores.
As plantas produzem compostos conhecidos como alcaloides diterpenoides. Embora muitos sejam altamente tóxicos, moléculas dessa família também apresentam propriedades que podem ser interessantes para diferentes aplicações.
Pesquisadores investigam seu potencial em áreas que incluem controle da dor, malária e câncer, além do possível desenvolvimento de substâncias para combater pragas agrícolas.
O objetivo não é simplesmente utilizar as plantas diretamente. A verdadeira oportunidade está em compreender como elas constroem essas moléculas e, depois, reproduzir o processo de maneira segura e controlada.
As plantas são fábricas químicas que levaram milhões de anos para evoluir
Apesar dos enormes avanços da química moderna, plantas continuam produzindo naturalmente estruturas moleculares que podem ser extremamente difíceis de reproduzir em laboratório.
Segundo Björn Hamberger, pesquisador da Universidade Estadual de Michigan envolvido no estudo, as plantas aperfeiçoaram durante milhões de anos um enorme arsenal químico utilizado para sobreviver.
Algumas dessas moléculas fazem parte da vida humana há séculos. Cafeína e mentol são exemplos conhecidos de compostos naturais produzidos por plantas que acabaram sendo amplamente aproveitados.
O laboratório de Hamberger estuda justamente essas substâncias, conhecidas como metabólitos especializados, buscando entender seus mecanismos de produção e possíveis aplicações.
O grupo decidiu concentrar sua atenção no Delphinium para descobrir como a planta fabrica os alcaloides diterpenoides.
O desafio era enorme.
Essas moléculas combinam características de duas grandes famílias de compostos vegetais e podem apresentar estruturas extraordinariamente complexas.
Um exemplo ajuda a compreender a dificuldade: a aconitina, um dos representantes mais conhecidos dessa família, foi isolada há quase dois séculos. Mesmo assim, reproduzir toda a sua complexidade química continua sendo uma tarefa extremamente desafiadora.
Um encontro em Barcelona mudou os rumos da pesquisa
O projeto ganhou impulso graças a uma coincidência científica.
Durante uma conferência em Barcelona, Hamberger encontrou pesquisadores do laboratório de Tomáš Pluskal, da Academia Tcheca de Ciências. O grupo europeu estava investigando praticamente o mesmo problema, mas utilizando o acônito.
Em vez de competir, as equipes decidiram colaborar.
A partir daí, os pesquisadores passaram a investigar a sequência de processos bioquímicos utilizada pelas duas plantas para produzir seus alcaloides diterpenoides.
Era como procurar as peças de uma gigantesca linha de montagem molecular.
Os cientistas analisaram diferentes espécies de acônitos e Delphinium e examinaram milhares de genes. O objetivo era descobrir quais deles eram ativados nos tecidos adequados exatamente quando determinadas moléculas estavam sendo produzidas.
Cada etapa era importante porque uma rota biossintética funciona de maneira semelhante a uma fábrica: se uma peça intermediária não é produzida corretamente, as etapas seguintes também podem deixar de acontecer.
Seis enzimas revelaram parte do segredo
Depois de identificar um conjunto promissor de genes, os pesquisadores realizaram um experimento decisivo.
As instruções genéticas encontradas nas plantas venenosas foram transferidas para plantas de tabaco.
Nesse momento, o tabaco deixou de ser apenas uma planta experimental e passou a funcionar como uma pequena biofábrica viva.
O resultado mostrou que seis enzimas diferentes conseguiam trabalhar em conjunto para produzir atisínio, um alcaloide diterpenoide que interessa aos pesquisadores.
As enzimas atuaram sucessivamente na construção da complicada estrutura molecular e também possibilitaram incorporar uma fonte essencial de nitrogênio por um mecanismo que surpreendeu a equipe.
Descobrir esses primeiros passos representa algo maior do que simplesmente produzir uma molécula.
Agora os pesquisadores possuem um ponto de partida para investigar como são construídos outros integrantes dessa extensa família química.
O próximo passo pode transformar células em pequenas fábricas de medicamentos
Existe uma razão importante para reconstruir essas rotas fora das plantas originais.
Muitos metabólitos especializados são produzidos naturalmente em quantidades minúsculas e lentamente. Extrair grandes volumes diretamente das plantas pode ser caro, ineficiente e ambientalmente problemático.
Conhecendo as instruções genéticas necessárias, cientistas podem tentar transferi-las para organismos mais fáceis de cultivar.
Leveduras, por exemplo, podem ser geneticamente modificadas para funcionar como fábricas biológicas. Em vez de depender de grandes plantações de espécies tóxicas, seria possível produzir determinados compostos em ambientes controlados.
Isso também permitiria obter quantidades suficientes para estudar melhor suas propriedades, modificar estruturas moleculares e testar possíveis aplicações.
O objetivo de longo prazo é ambicioso: utilizar a engenharia biológica para aproveitar a extraordinária capacidade química que a evolução concedeu às plantas.
Isso não significa que o atisínio esteja prestes a se transformar em um novo medicamento. Entre descobrir uma rota bioquímica e desenvolver uma terapia segura existe um longo caminho de experimentos, testes de toxicidade e estudos clínicos.
Mas decifrar como essas plantas constroem suas moléculas fornece ferramentas para começar essa exploração.
Duas flores conhecidas principalmente por seu veneno podem, assim, oferecer algo aparentemente contraditório: pistas para desenvolver substâncias capazes de um dia contribuir para novos tratamentos.
[Fonte: cadena 3]
