Tecnologia usa inteínas divididas e fluorescência para monitorar sinais moleculares em plantas

Um biossensor desenvolvido no Oak Ridge National Laboratory (Tennessee, EUA) permite detectar a presença de fungos em plantas em nível molecular antes do aparecimento de sintomas visíveis. A tecnologia identifica sinais derivados de quitina e gera fluorescência em minutos, o que abre caminho para manejo mais rápido e preciso de doenças.

O sistema funciona por meio de proteínas divididas chamadas inteínas. Fragmentos proteicos permanecem inativos até ocorrer ligação com um ligante específico. Após reconhecimento molecular, os fragmentos se unem e formam uma proteína funcional. Nesse caso, ocorre reconstrução da proteína fluorescente GFP, o que gera sinal visível em células vegetais.

A quitina atua como alvo principal. Esse polímero compõe a parede celular de fungos e representa um padrão molecular associado a patógenos. A percepção desse composto inicia respostas imunes em plantas. O biossensor explora esse mecanismo natural ao acoplar fragmentos de GFP e inteínas a receptores envolvidos na detecção de quitina.

Os pesquisadores utilizaram proteínas LYK5 e CERK1, receptores de quitina presentes em plantas. A ligação com quitina promove dimerização dessas proteínas na membrana celular. Esse evento aproxima as inteínas divididas e ativa o processo de “splicing” proteico. Como resultado, ocorre reconstrução da GFP e emissão de fluorescência na periferia celular.

Ensaios em folhas de Nicotiana benthamiana demonstraram resposta rápida: o sinal fluorescente surgiu em até 10 minutos após aplicação de quitina. A detecção ocorreu com concentrações a partir de 1 micrômetro. Controles sem quitina não apresentaram fluorescência. Os resultados indicam alta especificidade e baixa ocorrência de sinal falso.

O biossensor também detecta eventos iniciais de interação planta-microrganismo. A tecnologia permite monitorar tanto patógenos quanto interações benéficas. Essa capacidade amplia aplicações em melhoramento genético e biotecnologia vegetal.

O estudo Use of Split-Intein Proteins to Design a Small MoleculeBiosensor in Plants está disponível em doi.org/10.1111/pbi.70523. 

Fonte: Revista Cultivar

Crédito da imagem em destaque: Philip-Gray / USDE