Informativo 450 – Exoesqueleto; Dengue e Inspirados na natureza

1 – Dinâmica do exoesqueleto

2 – Mosquito da Dengue pode sobreviver se alimentando apenas de plantas

3 – Inspirados na natureza

1 – Dinâmica do exoesqueleto

Formado pela epiderme e pelo exoesqueleto, o tegumento dos insetos é um dos principais responsáveis pelo sucesso evolutivo e pela megadiversidade desse grupo de organismos.
Um estudo realizado com abelhas por um grupo de cientistas da Universidade de São Paulo (USP) ampliou o conhecimento a respeito da influência exercida sobre os genes cuticulares pelos dos hormônios ecdisteróides – que controlam a ecdise, o processo de mudança do exoesqueleto ao longo do desenvolvimento do inseto.

O trabalho, publicado na revista PLoS One, foi realizado no âmbito do Projeto Temático Genômica funcional de Apis mellifera: busca de novos genes e redes funcionais no contexto do desenvolvimento, da diferenciação de castas e da reprodução , financiado pela Fapesp e coordenado pela professora Zilá Simões, do Laboratório de Biologia do Desenvolvimento de Abelhas (LBDA) da USP em Ribeirão Preto (SP).

Há cerca de 10 anos, uma linha de pesquisas do LBDA, coordenada pela professora Márcia Bitondi, busca compreender o cenário ontogenético da formação e diferenciação do exoesqueleto dos insetos, utilizando a abelha Apis mellifera como modelo biológico.

Bitondi coordena o projeto Genética molecular e regulação hormonal da diferenciação do exoesqueleto no inseto-modelo Apis mellifera, apoiado pela Fapesp na modalidade Auxílio à Pesquisa – Regular.

Além de Bitondi e Simões, participaram do artigo Michelle Soares e Fernanda Silva-Torres, como primeiras autoras, e Moysés Elias-Neto e Francis Nunes, como colaboradores. Elias-Neto e Nunes têm bolsas da Fapesp de doutorado e pós-doutorado, respectivamente.

No artigo, o grupo investigou a influência dos hormônios ecdisteróides na regulação da expressão de genes cuticulares. “A reconstrução cíclica da cutícula durante o crescimento e a metamorfose dos insetos envolve uma complexa rede entre a ação de enzimas e a síntese de proteínas estruturais. Todo o processo está sob o controle de ecdisteróides, que atuam como verdadeiros regentes do desenvolvimento”, disse Bitondi à Agência Fapesp.

De acordo com a pesquisadora, no trabalho, o estudo de genes cuticulares codificadores das proteínas estruturais Tweedle e da enzima Peroxidase confirmou a relação entre níveis hormonais, expressão gênica e maturação da cutícula durante o ciclo de muda do exoesqueleto.

“Foi realizada a análise tanto de transcritos de RNA mensageiro como de proteínas em diferentes fases do desenvolvimento e em distintas regiões do corpo da abelha, o que permitiu uma visão geral dos padrões temporal e espacial de expressão gênica”, afirmou. Segundo Elias-Neto, a equipe do laboratório já havia levantado em trabalhos anteriores outras proteínas estruturais e outras enzimas que participavam do processo de diferenciação do tegumento.

Ao identificar a participação do gene que codifica as proteínas estruturais da cutícula e o que codifica a enzima Peroxidase, o grupo, que tem foco em biologia do desenvolvimento, dá mais um passo para compreender como se dá a formação do exoesqueleto dos insetos.

“Após incluir os novos personagens moleculares ao conjunto de componentes cuticulares já investigados anteriormente pelo grupo, nosso próximo desafio será relacionar a dinâmica da ontogênese do exoesqueleto às complexas particularidades da vida social das abelhas”, disse Elias-Neto.

Segundo ele, ao longo do desenvolvimento das abelhas, a oscilação das taxas hormonais é que coordena os padrões de expressão dos genes. O diferencial do trabalho, segundo ele, é o fato de relacionar todo o contexto do desenvolvimento do exoesqueleto às especificidades de um inseto social.

De acordo com Nunes, a grande contribuição dessa linha de pesquisa no cenário científico internacional consiste justamente em desvendar semelhanças e diferenças da formação do exoesqueleto entre insetos sociais e não-sociais.

“Isso abre uma grande margem para novos estudos. As perguntas agora passam a se dirigir para as diferenças entre os tegumentos dos insetos sociais e os dos que não são sociais”, disse. (Agência Fapesp)

2 – Mosquito da Dengue pode sobreviver se alimentando apenas de plantas

Pesquisa financiada pela Fundect comprova que mosquito Aedes aegypti pode sobreviver se alimentando apenas com o néctar de algumas plantas domésticas.
A dengue é uma das doenças de maior impacto na saúde pública do Brasil. De acordo com a Secretaria de Estado de Saúde do Mato Grosso do Sul (SES/MS) somente em 2011 já foram notificados mais de 12.500 casos e 03 óbitos confirmados no estado. Em Campo Grande, somam mais de 4.000 casos, até agora.

O número constante de casos da doença no Brasil vem alertando profissionais de saúde e instigando novos estudos na área. Na Universidade Federal do Mato Grosso do Sul (UFMS), por exemplo, uma pesquisa financiada pela Fundect e desenvolvida pelo professor Antônio Pancrácio de Souza, do Centro de Ciências Biológicas e da Saúde, estuda os hábitos alimentares do mosquito Aedes aegypti – transmissor da dengue, e o uso eficiente de um inseticida de origem natural.

Pancrácio explica que o primeiro passo da pesquisa foi perguntar em diversas floriculturas de Campo Grande quais eram as plantas mais vendidas para uso em residências. Foram elencadas sete plantas e, em seguida, observados em laboratório os hábitos alimentares do mosquito diante de cada uma destas plantas. “Já era sabido que as orquídeas têm a capacidade de armazenar água, formando criadouros para os mosquitos adultos depositarem seus ovos. A grande surpresa foi descobrir que a planta “Coroa de Cristo” (Euphorbia milii), bastante popular em residências do Brasil, é uma excelente fonte de néctar para o mosquito que se alimenta e sobrevive tranquilamente”, afirma. A descoberta foi feita pela orientanda de Pancrácio, Nathalia Cavichiolli de Oliveira.

A planta Coroa de Cristo se mostrou excelente para a biologia da espécie porque oferece nectários florais e extraflorais em uma arquitetura que facilita a exploração do inseto. Segundo o professor, as plantas ornamentais presentes em nossos quintais podem favorecer a sobrevivência dos mosquitos adultos e isso deve servir de alerta tanto para a população, como também para as autoridades em saúde, que poderão observar e identificar outras plantas de diferentes regiões brasileiras que também tenham características semelhantes à Coroa de Cristo. “Estamos padronizando os experimentos nesta planta, de modo a servir como modelo para testes com outras espécies”, justifica.

O professor ressalta que o mosquito A. aegypti é antropofílico, ou seja, tem preferência pelo sangue humano a qualquer outra fonte de sangue, daí explica-se a presença dele em grande quantidade nos centros urbanos e, mais raramente, no meio rural.

Além disso, já está comprovado que, se o A. aegypti se alimentar somente de sangue humano, conseguirá manter sua longevidade e fecundidade de ovos para perpetuar a espécie. É importante lembrar que a fêmea do mosquito precisa se alimentar de sangue para a maturação dos seus ovos. “Na próxima etapa do projeto serão observados e delimitados os horários mais propícios para alimentação do mosquito. Para isso, os alunos da iniciação científica irão revezar na observação dos mosquitos em laboratório”, afirma.

Outro ponto estudado na pesquisa de Antônio Pancrácio com a acadêmica de Iniciação Científica Natália Aguiar Paludetto é a manipulação do Cardol – um produto químico de origem natural, obtido por meio da castanha de caju e que se mostrou como um eficiente larvicida. Na UFMS, inclusive, dois professores do Departamento de Química – Denis Pires de Lima e Adilson Beatriz já patentearam uma técnica da síntese do Cardol. Assim, “abre-se a perspectiva para a manipulação da síntese do cardol de modo a torná-lo o menos tóxico possível ao ambiente, ou, ainda, aumentar o seu efeito residual, o que é crucial para o combate ao mosquito”, conclui.

O professor Pancrácio explica que durante os trabalhos com compostos naturais foi aprimorada uma técnica de testes inseticidas mais adequada para o trabalho com esses compostos, tendo também submetido um artigo científico a respeito.

Em 12 meses de pesquisa e contando com a colaboração de dois alunos de Iniciação Científica, Antônio Pancrácio de Souza já realizou cerca de 70% do trabalho previsto no início do projeto. Além da prática em laboratório, o grupo participou de congressos na área de entomologia que destacam a importância de se conhecer a fundo os hábitos do mosquito da Dengue, a fim de melhor combatê-lo. (Ascom da Fundect).

3 – Inspirados na natureza

A versão sintética do princípio ativo do molusco marinho é um exemplo de como a biodiversidade continua sendo uma fonte inesgotável de arquiteturas moleculares para o desenvolvimento de novas drogas e produtos.
Quase 200 anos depois da descoberta da morfina – que foi isolada pela primeira vez em 1804 pelo farmacêutico alemão Friedrich Wilhelm Adam Serturner da Papaver somniferum – a indústria farmacêutica descobriu na toxina do caramujo marinho Conus magnum um peptídeo que, com apenas algumas modificações estruturais, tornou-se mais potente que o analgésico e alguns de seus derivados utilizados para aliviar dores crônicas.

Aprovado em 2004 pela Food and Drug Administration (FDA) – a agência regulatória de alimentos e fármacos dos Estados Unidos – e lançado sob a marca Prialt, a versão sintética do princípio ativo do molusco marinho é um exemplo ilustrativo de como a biodiversidade continua sendo uma fonte inesgotável de novas arquiteturas moleculares para o desenvolvimento de novas drogas e produtos cosméticos e agroquímicos.

A avaliação foi feita pela professora do Instituto de Química de Araraquara da Universidade Estadual Paulista (Unesp) e membro da coordenação do programa Biota-Fapesp, Vanderlan da Silva Bolzani, na palestra que proferiu no quarto encontro do Ciclo de Conferências do Ano Internacional da Química 2011 sobre “Biodiversidade & Química”, realizado em 19 de julho, no auditório da Fapesp.

De acordo com Bolzani, nos últimos 15 anos, com o advento da era pós-genômica, começou-se a especular que os produtos naturais deixariam de exercer o interesse da indústria farmacêutica, devido ao fato de o setor passar a contar com novas técnicas para o desenvolvimento de drogas. Porém, o vaticínio não se cumpriu e os produtos naturais continuam despontando como fontes de ideias em função de fornecerem modelos inéditos de estruturas químicas para o desenvolvimento de novas substâncias bioativas.

“A maioria das novas entidades moleculares existentes hoje é derivada ou inspirada completamente em produtos naturais. Os ambientes terrestre e marinho continuam sendo fontes inesgotáveis de estruturas químicas”, disse.

Para referendar essa constatação, de acordo com um recente levantamento internacional, dos 847 fármacos de baixo peso molecular (micromoléculas) lançados no mercado entre 1981 e 2006, 43 eram produtos naturais, 232 produzidos por hemissíntese (parte de sua estrutura é derivada da natureza e a outra parte desenvolvida em laboratório) a partir de produtos naturais e 572 obtidos por síntese total, dos quais 262 eram inspirados em produtos naturais ou poderiam ser considerados análogos de produtos naturais.

Um deles é a nitisinona – um composto ativo descoberto por farmacêuticos suíços da planta Callistemon citrinus L. Myrtaceae, que está sendo usado para o tratamento de um raro distúrbio metabólico chamado tirosinemia hereditária tipo 1.

Lançado no mercado em 2002 sob a marca Orfadin, o medicamento também é bastante exemplar de como o Brasil perde oportunidade de explorar sua rica biodiversidade para o desenvolvimento de novos produtos farmacêuticos, cosméticos e agroquímicos, apontou Bolzani.

“Com a quantidade de mirtáceas que nós temos na nossa biodiversidade seria possível o Brasil desenvolver muitos medicamentos como esse. Nós teríamos uma riqueza enorme se tivéssemos no país um ambiente favorável não só à pesquisa básica, como para o desenvolvimento e melhores marcos regulatórios”, afirmou.

Obstáculos – A opinião da pesquisadora foi compartilhada pelo professor titular da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) e coordenador do programa Biota-Fapesp, Carlos Alfredo Joly.

Na avaliação dele, a legislação brasileira é o maior obstáculo hoje para o aproveitamento econômico dos estudos e o desenvolvimento no país da química de produtos naturais.

“Apesar da nossa riqueza em biodiversidade, o Brasil produz pouquíssimos novos fármacos. Uma parte desse problema é estrutural e a outra da legislação que regulamenta o acesso aos recursos genéticos no País, que é uma medida provisória que está em vigor há 11 anos e tem uma série de exigências que tornam um martírio o processo de obtenção de licença e de todas as autorizações para se trabalhar na identificação de novas moléculas”, afirmou.

De acordo com o pesquisador, esse entrave ao desenvolvimento da área de química de produtos naturais representado pela legislação foi uma das razões pelas quais aceitou o convite para assumir no início deste ano a diretoria do Departamento de Políticas e Programas Temáticos (DPPT) da Secretaria de Políticas e Programas de Pesquisa e Desenvolvimento (Seped) do Ministério da Ciência e Tecnologia.

Desde que assumiu o cargo, o pesquisador diz que está empenhado na elaboração de uma legislação que regulamente o acesso aos recursos genéticos no Brasil que já incorpore as resoluções do Protocolo de Nagoya. Aprovado durante a 10ª Conferência das Partes (COP-10) da Convenção sobre Diversidade Biológica, realizada em outubro de 2010, no Japão, o protocolo estabelece a repartição de benefícios dos recursos genéticos provenientes da biodiversidade dos países.

“A convenção era muito tênue e o protocolo é muito mais incisivo no aspecto de dar proteção aos países detentores de biodiversidade. Com uma nova legislação brasileira sobre o acesso aos recursos genéticos baseada no Protocolo de Nagoya, se espera dar condições para a realização no Brasil de pesquisas que resultem na ampliação da possibilidade de utilização da nossa biodiversidade”, avaliou.

Segundo Joly, a transformação de recursos da biodiversidade em valor também é um dos objetivos do programa Biota-Fapesp, que desde que foi iniciado, em 1999, vem inventariando sistematicamente a biodiversidade do Estado de São Paulo.

Para aumentar a possibilidade de se conseguir transformar o potencial econômico de recursos da biodiversidade paulista em algo concreto, o programa ampliará a área de bioprospecção, principalmente da biodiversidade marinha.

“Nós não estamos mais só olhando no Biota-Fapesp a parte de bioprospecção de plantas e vertebrados terrestres, mas também estudando, principalmente, algas e invertebrados marinhos. Essa é uma área nova extremamente promissora que se tem trabalhado com sucesso no mundo inteiro e que nós precisamos ampliar”, disse.

Próximo evento – O próximo Ciclo de Conferências do Ano Internacional da Química 2011, com o tema “A química doce, amarga e perfumada”, será realizado no dia 3 de agosto, a partir das 13h30, no auditório da Fapesp.

Promovido pela Sociedade Brasileira de Química (SBQ) em parceria com a revista Pesquisa Fapesp, o evento integra as comemorações oficiais do Ano Internacional da Química, instituído pela Organização das Nações Unidas para a Educação, a Ciência e a Cultura (Unesco) e a União Internacional de Química Pura e Aplicada (Iupac, na sigla em inglês).

O ciclo é coordenado por Vanderlan da Silva Bolzani, professora do Instituto de Química de Araraquara da Universidade Estadual Paulista (Unesp) e membro do comitê nacional de atividades do AIQ-2011 da SBQ, e por Mariluce Moura, diretora de redação da revista Pesquisa Fapesp. Mais informações: www.fapesp.br/eventos/aiq. (Agência Fapesp)