Entre as tensões abióticas, o estresse hídrico é uma das principais fontes de perda de safra em todo o mundo. Uma estratégia de proteção é o desenvolvimento de produtos químicos que ajudam as plantações a lidar com a deficiência de água. Usando um hormônio vegetal natural como ponto de partida, os cientistas identificaram vários novos análogos que são altamente eficazes contra o estresse da seca. Conforme eles relatam no European Journal of Organic Chemistry , eles também ganharam novos insights sobre a relação estrutura-atividade do hormônio.

O hormônio vegetal que eles usaram é chamado de ácido abscísico (ABA) e desempenha um papel fundamental nos processos fisiológicos, como maturação e dormência das sementes. Ele foi comercializado para usos como aumento do desenvolvimento da cor em uvas vermelhas de mesa. Além disso, é conhecido por sua capacidade de promover a adaptação das plantas aos estresses ambientais, como a seca ou salinidade.

ABA consiste em duas partes estruturais distintas:um grupo principal de ciclohexenona (anel de carbono de 6 membros com uma ligação dupla e um átomo de oxigênio) e uma cadeia lateral de terpenóide (cadeia de carbono contendo duas ligações duplas), ambos equipados com motivos estruturais específicos. Inspirado por características estruturais de projetos agroquímicos anteriores e de experimentos in vivo que mostram eficácia promissora contra o estresse hídrico, a equipe em torno de Jens Frackenpohl na Bayer AG (Frankfurt, Alemanha) realizou estudos de modelagem molecular em busca de novas variações de grupos principais que poderiam se encaixar bem no bolso de ligação de uma proteína do receptor ABA fisiológico. Os pesquisadores desenvolveram abordagens sintéticas flexíveis baseadas em reações de acoplamento cruzado (acoplamento de Stille ou Sonogashira). Essas reações são etapas fundamentais para unir os dois blocos de construção, conectando dois átomos de carbono. Sua nova rota permitiu aos pesquisadores da Bayer sintetizar várias séries de análogos ABA para seus testes biológicos e bioquímicos.

Como uma importante conquista, eles identificaram um novo grupo principal com uma porção ciano ciclopropil (um grupo ciano consiste em átomos de carbono e nitrogênio unidos por uma ligação tripla, um grupo ciclopropil é um anel de carbono de três membros) que provou ser uma substituição adequada da unidade de ciclohexenona da ABA. Eles conectaram este novo grupo principal a diferentes cadeias laterais e realizaram estudos de ligação in vitro com o receptor ABA. Além disso, os compostos foram pulverizados nas folhas de plantas cultivadas em condições de estresse hídrico. No total, a equipe identificou vários análogos altamente potentes do ABA com eficácia in vivo melhorada contra o estresse hídrico na canola e no trigo.

Em um estudo posterior, os cientistas exploraram sistematicamente uma ampla variedade de novas modificações da cadeia lateral para obter novos insights sobre as relações estrutura-atividade do hormônio. Os resultados de medições in vitro e análises de estrutura cristalina confirmaram uma cavidade de tamanho limitado no receptor ABA, que aceita apenas pequenos substituintes. Com base nesses resultados, eles identificaram vários novos análogos adicionais de ABA com eficácia in vivo melhorada contra o estresse hídrico em canola e trigo. Eles também observaram efeitos promissores no milho e na cevada.