Pesquisadores da Universidade de Tübingen descobriram uma substância natural que poderia competir com o controverso herbicida glifosato:uma molécula de açúcar recém-descoberta sintetizada a partir de cianobactérias que inibe o crescimento de vários microorganismos e plantas, mas é inofensiva para humanos e animais. O estudo conjunto foi liderado pelo Dr. Klaus Brilisauer, Professora Stephanie Grond (Instituto de Química Orgânica) e Professor Karl Forchhammer (Instituto Interfac. De Microbiologia e Medicina de Infecções). Foi publicado na revista Nature Communications na sexta.

Ingredientes ativos para uso farmacêutico ou agrícola freqüentemente se originam de substâncias naturais. Essas substâncias podem consistir em estruturas químicas complexas, mas também pode ser relativamente simples. A engenhosidade desses ingredientes ativos frequentemente reside em sua simplicidade:os antimetabólitos interagem com os processos vitais da célula, imitando produtos metabólicos. Isso interrompe o processo biológico, que pode inibir o crescimento celular ou mesmo matar a célula.

Químicos e microbiologistas da Universidade de Tübingen descobriram um antimetabólito incomum com uma estrutura química simples:uma molécula de açúcar com o nome científico de 7-desoxi-sedoheptulose (7dSh). Ao contrário dos carboidratos comuns, que geralmente servem como fonte de energia para o crescimento, esta substância inibe o crescimento de plantas e microorganismos, como bactérias e leveduras. A molécula de açúcar bloqueia uma enzima chave da via do shiquimato, uma via metabólica que ocorre apenas em microrganismos e plantas. Por esta razão, os cientistas classificam a substância como inofensiva para humanos e animais, e já demonstraram isso em estudos iniciais.

O açúcar desoxi raro foi isolado de culturas de cianobactéria de água doce Synechococcus elongatus, que é capaz de inibir o crescimento de cepas bacterianas relacionadas. Enquanto procurava a causa desta inibição de crescimento, os cientistas decifraram a estrutura do composto natural. Por meio de um método recentemente desenvolvido para a produção de 7dSh - uma síntese quimioenzimática - os cientistas foram capazes de conduzir estudos extensivos para determinar o mecanismo molecular de 7dSh.

Os cientistas usaram espectrometria de massa de alta resolução acoplada para obter informações precisas sobre o mecanismo de inibição e descobriram que 7dSh bloqueia a desidroquinatesintase (DHQS), uma enzima da via do shiquimato. Um dos inibidores mais conhecidos dessa via metabólica até o momento é o controverso herbicida glifosato. "Em contraste com o glifosato, o açúcar desoxi recém-descoberto é um produto totalmente natural que se acredita ter boa degradabilidade e baixa ecotoxicidade, "diz o Dr. Klaus Brilisauer. Até agora, 7dSh inibe o crescimento das plantas de forma promissora. "Vemos uma excelente oportunidade aqui para usá-lo como um herbicida natural."

Os cientistas esperam substituir os herbicidas controversos a longo prazo e, assim, reduzir os metabólitos dos herbicidas, que representam um risco para a saúde. Contudo, eficácia no campo, degradabilidade no solo e inocuidade para animais e humanos teriam que ser investigados em estudos abrangentes de longo prazo para 7dSh.