Lombrigas que se alimentam de plantas causam aproximadamente US $ 100 bilhões em danos anuais às colheitas globais. Agora, pesquisadores da Universidade de New Hampshire fizeram uma descoberta com patente pendente que certas enzimas em lombrigas, chamados nematóides, se comportam de maneira diferente do que as mesmas enzimas em humanos, com aminoácidos potencialmente desempenhando um papel fundamental.

As evidências, apresentado no jornal PLOS ONE , são importantes porque avançam os esforços científicos para desenvolver novos, pesticidas mais ecologicamente corretos para controlar os nematóides e reduzir os danos mundiais às safras agrícolas, como o milho, algodão, trigo, soja, arroz, e batata.

"Os nematóides parasitas de plantas são responsáveis ​​por grandes perdas na produção agrícola nos Estados Unidos e em todo o mundo, "disse Rick Cote, professor de molecular, celular, e ciências biomédicas e pesquisador da New Hampshire Agricultural Experiment Station.

"Os nematicidas químicos atuais são altamente tóxicos para os humanos, daí a necessidade de nematicidas da 'próxima geração' que não tenham efeitos adversos sobre os trabalhadores agrícolas e o meio ambiente. Nosso trabalho identificou enzimas fosfodiesterase como novos alvos para o desenvolvimento de nematicidas mais sustentáveis. "

Além de Cote, a pesquisa foi conduzida por Kevin Schuster, aluno de doutorado em bioquímica; Mohammadjavad Mohammadi, aluno de doutorado em engenharia química; Karyn Cahill e Suzanne Matte, ex-equipe de pesquisa; Alexis Maillet, estudante de graduação em ciências biomédicas; e Harish Vashisth, professor assistente de engenharia química.

Especificamente, os pesquisadores se concentraram nas enzimas fosfodiesterase (PDEs). Todos os animais usam PDEs para regular muitos processos fisiológicos, incluindo motilidade, reprodução, e percepção sensorial. Anteriormente, Cote e Schuster descobriram que a exposição de nematóides vivos a certos compostos, chamados inibidores de PDE, impedir a ação de PDEs, dificultando o movimento do nematóide e sua capacidade de sentir comida em seu ambiente. A esperança é que a aplicação de inibidores de PDE específicos para nematóides em campos agrícolas possa impedir que os nematóides parasitas de plantas infectem as raízes das plantas.

Neste estudo, os pesquisadores compararam as reações de um PDE humano - especificamente PDE4 - com as reações do nematóide PDE4 quando aplicaram o mesmo inibidor de PDE a cada enzima. Eles descobriram que em todos os casos, os inibidores de PDE que testaram tiveram menos sucesso em impedir a atividade da enzima nematóide em comparação com a atividade da enzima humana.

Isso levou Vashisth e Mohammadi a estudar, no nível atômico, quais aminoácidos nas enzimas PDE4 são responsáveis ​​por essas diferenças farmacológicas. Eles descobriram que certos aminoácidos, bem como diferenças na estrutura geral das duas enzimas, contribuem para a redução da eficácia dos inibidores de PDE em bloquear a ação da enzima nematóide. UNH registrou uma patente para esta descoberta, que está disponível para licenciamento através do UNHInnovation.

"Por ter mostrado que os nematóides PDEs diferem significativamente em sua sequência e estrutura, prevemos ser capaz de projetar nematicidas químicos que visam seletivamente nematóides parasitas de plantas. Nematicidas direcionados a PDEs de nematóides teriam a vantagem adicional de não afetar as lavouras, uma vez que as plantas não têm PDEs, e sendo ecologicamente correto para animais e humanos, "Schuster disse.

Os pesquisadores estão expandindo seu estudo sobre os efeitos da aplicação de inibidores de PDE em nematóides vivos. "Acreditamos que certos nematóides PDEs podem controlar processos fisiológicos vitais necessários para encontrar alimento ou reprodução, e que a inibição de PDEs de nematóides pode ser letal ou causar esterilidade. A direção de longo prazo para esta pesquisa é usar o conhecimento adquirido com este estudo para projetar novos compostos que inibem seletivamente PDEs de nematóides sem afetar outros PDEs animais. "Cote disse.

A pesquisa é apresentada em PLOS ONE em "Análises farmacológicas e de dinâmica molecular das diferenças na ligação do inibidor a humanos e nematóides PDE4:Implicações para o manejo de nematóides parasitas."