Nova proteína ajuda plantas carnívoras a detectar e capturar suas presas

Nova proteína ajuda plantas carnívoras a detectar e capturar suas presas

A pesquisa dos cientistas do Salk ajuda a explicar como as plantas sentem o toque e podem ter aplicações médicas

LA JOLLA - O roçar da asa de um inseto é suficiente para fazer com que uma armadilha de Vênus se feche, mas a biologia de como essas plantas sentem e respondem ao toque ainda é pouco compreendida, especialmente no nível molecular. Agora, um novo estudo realizado por cientistas da Salk and Scripps Research identifica o que parece ser uma proteína chave envolvida na sensibilidade ao toque para armadilhas e outras plantas carnívoras.

As descobertas, publicadas em 16 de março de 2021, na revista eLife, ajudam a explicar um processo crítico que há muito intriga os botânicos. Isso pode ajudar os cientistas a entender melhor como as plantas de todos os tipos sentem e respondem à estimulação mecânica, e também pode ter uma aplicação potencial em terapias médicas que estimulam mecanicamente células humanas, como neurônios.

“Sabemos que as plantas sentem o toque”, diz o autor co-correspondente Joanne chory, diretor do Laboratório de Biologia Molecular e Celular de Salk e titular da Cátedra Howard H. e Maryam R. Newman em Biologia Vegetal. “A armadilha de Vênus, que tem uma resposta muito rápida ao toque, oferece uma oportunidade para estudar uma modalidade sensorial que historicamente tem sido pouco compreendida.

Os cientistas há muito são fascinados por armadilhas de Vênus e plantas carnívoras; Charles Darwin dedicou um livro inteiro a eles. Mas, embora estudos anteriores tenham analisado o mecanismo estrutural de suas folhas bizarras, pouco se sabe sobre como elas funcionam no nível celular. Isso ocorre em parte porque as armadilhas são difíceis de estudar. Eles são extremamente lentos para crescer, e o genoma flytrap não havia sido sequenciado até recentemente, abrindo as portas para pesquisas genéticas mais profundas.

“Por serem tão incomuns, as pessoas se interessam por essas plantas há centenas de anos, então sabe-se bastante sobre elas no nível macroscópico bruto, mas os detalhes moleculares têm sido difíceis de descobrir”, diz Carl Procko , um cientista da equipe do Laboratório de Biologia Molecular e Celular de Salk.

No novo estudo, os autores cultivaram armadilhas clonadas a partir de mudas para obter plantas geneticamente idênticas. Em seguida, eles cortaram cuidadosamente milhares de pelos microscópicos sensíveis ao toque dessas plantas e usaram a tecnologia de sequenciamento para identificar quais proteínas eram mais abundantes nos pelos.

Com base em pesquisas anteriores, eles sabiam que as proteínas envolvidas na sensação de toque provavelmente tinham a capacidade de mover uma corrente elétrica pela célula. Com certeza, esse tipo de proteína foi o segundo tipo mais comum encontrado nos cabelos. Os cientistas nomearam a nova proteína FLYCATCHER1. Para testar a proteína, colegas da Scripps Research a colocaram em células de mamíferos. As células responderam produzindo uma corrente elétrica quando tocadas, provando que a proteína é sensível a estímulos mecânicos.

A equipe encontrou a mesma proteína nos tentáculos da drósera, uma planta carnívora parente próxima da armadilha de Vênus. No orvalho, esses tentáculos pegajosos detectam o movimento de um inseto que luta, estimulando a folha a se enrolar e prender sua presa.

“Essas descobertas são mais evidências de que a proteína FLYCATCHER1 desempenha um papel crítico nos gatilhos da armadilha de Vênus e nos mecanismos da planta que detectam e respondem ao toque”, diz Chory.

Como próximo passo, os autores do estudo querem fazer um teste “knockout” e cultivar armadilhas geneticamente modificadas sem a proteína. Se essas armadilhas forem incapazes de sentir o toque, isso provará conclusivamente que a proteína FLYCATCHER1 é a responsável.

Outros autores do estudo são Swetha E. Murthy, William T. Keenan, Seyed Ali Reza Mousavi, Adam Coombs e Ardem Patapoutian da Scripps Research; Tsegaye Dabi de Salk; Erik Procko da Universidade de Illinois em Urbana-Chambaign; e Lisa Baird da Universidade de San Diego.

A pesquisa foi apoiada pelos Institutos Nacionais de Saúde e pelo Howard Hughes Medical Institute. Financiamento adicional foi fornecido pela Fundação George E. Hewitt para Pesquisa Médica e pela Universidade de San Diego.