Esquemas de Financiamento ERC: Mudando o Paradigma na Ciência de Plantas
Todos os anos, há uma grande expectativa quando o Conselho Europeu de Pesquisa (ERC) publica a lista de cientistas que receberam bolsas de prestígio para desenvolver suas ideias inovadoras. Desde 2007, esta organização de financiamento da UE tem apoiado cientistas excepcionais na realização de projetos de ponta em qualquer campo de pesquisa – desde Ciências Físicas e Engenharia até Ciências da Vida e Ciências Sociais e Humanas – com o objetivo de expandir as fronteiras do conhecimento humano e enfrentar o maiores desafios sociais do século XXI.
Este regime de financiamento competitivo* (com uma taxa de sucesso estimada em 15%) atingiu agora um orçamento total de 2,172 milhões de euros. Além da excelência científica, os candidatos talentosos também devem demonstrar que suas propostas são criativas, mas viáveis. Mas quais são as chaves para o sucesso?
Botany One conheceu Débora Gasperini, uma cientista de plantas que recentemente ganhou uma bolsa consolidadora do ERC de 2 milhões de euros por sua proposta de pesquisa sobre as estratégias de defesa que as plantas usam contra ataques de patógenos e danos físicos. Especificamente, sua equipe investigará o mecanismo de ação do fitormônio jasmonato, que mantém o equilíbrio entre o crescimento da planta e a resposta ao estresse.
Oi Debora, você pode nos contar mais sobre sua trajetória pessoal e científica?
Olá, leitores da Michela e do Botany One! Venho de uma pequena cidade croata na costa adriática da Ístria, onde as heranças eslava, italiana e austro-húngara se fundem e se enriquecem. Os professores da escola nos encorajaram a celebrar nossas diferentes origens, uma atitude ainda mais intensificada no United Word College of the Adriatic (Duino, Itália), que promove educação, unidade e respeito entre nações e culturas. Durante uma viagem escolar, a visão de um gel de DNA manchado com brometo de etídio sob luz ultravioleta revelou ao meu eu adolescente que trabalhar em um laboratório de biologia molecular era uma necessidade absoluta. Portanto, obtive um bacharelado em Biologia e um mestrado em Genômica Funcional pela Universidade de Trieste (Itália). Inicialmente, fui cativado pela imunologia, mas depois de perceber que trabalhar com animais ou culturas de células não era para mim, Eu cresci uma profunda paixão pela biologia vegetal.
Um doutorado em Simon Griffiths laboratório no John Innes Center (JIC, Norwich, Reino Unido) permitiu-me apreciar características genéticas complexas investigando a base da variação da altura do trigo. eu então entrei Laboratório de Edward Farmer na Universidade de Lausanne (Suíça) como pós-doutorando para estudar a sinalização de feridas em plantas, antes de fundar meu próprio grupo de pesquisa (“sinalização de jasmonato”) no Leibniz Institute of Plant Biochemistry em Halle (Alemanha) em 2016. Os membros da equipe estão estudando os mecanismos de ação do fitohormônio Jasmonate, um regulador das respostas de defesa das plantas que desempenham papéis fundamentais no proteção contra insetos herbívoros, patógenos necrotróficos e feridas.
As plantas também têm hormônios… como você se interessou por esse tema?
Durante meu doutorado, eu estava investigando os efeitos dos fitohormônios na arquitetura das plantas, especialmente as giberelinas que promovem o alongamento e crescimento celular. As variedades de trigo, arroz e milho de alto rendimento que transformaram o mundo durante o Revolução Verde, são todos mutantes na biossíntese da giberelina ou genes sinalizadores que tornam as plantas mais curtas e resistentes ao acamamento (isto é, curvatura do caule da planta de uma posição vertical para o solo). Agora, pretendemos entender o papel dos jasmonatos na aclimatação ambiental**.
Os fitohormônios são simplesmente fantásticos! Uma pitada de um ou outro pode transformar totalmente a vida de uma planta. Eles são extremamente poderosos e agem de maneiras altamente sofisticadas. Eles são reguladores mestres de quase tudo, desencadeando mudanças massivas em doses minúsculas em contextos celulares altamente específicos.
“Para mim, os fitohormônios são como mágica, com cientistas tentando desbloquear e aproveitar seus superpoderes”.
Parabéns pela sua subvenção do ERC recentemente concedida. No seu campo de pesquisa, o que significa “mudança de paradigma”?
Obrigado. Nosso trabalho está centrado em como as plantas percebem, transmitem e integram sinais de estresse no desenvolvimento basal para superar ameaças que ocorrem, como ataques de patógenos ou ferimentos. Especificamente, estudamos aspectos fundamentais da via de transdução de sinal ativada pelo jasmonato usando a espécie modelo Arabidopsis thaliana. Este hormônio essencial se acumula em resposta ao estresse mas a ativação da via JA frequentemente se correlaciona com a inibição do crescimento. Curiosamente, as plantas desenvolveram mecanismos complexos para ajustar com precisão o trade-off existente entre crescimento e defesa.
Os jasmonatos bioativos são sintetizados a partir de ácidos graxos poliinsaturados que residem nas membranas dos cloroplastos. Embora as vias metabólicas e de sinalização estejam bem caracterizadas, ainda não se sabe como os sinais de dano são transmitidos aos plastídeos para iniciar a produção de fitohormônios. Além disso, a natureza do sinal transmitido ainda não foi resolvida, apesar de seu papel vital na sustentação da aptidão da planta (por exemplo, viabilidade e fertilidade).
Foi proposto que os elicitores (ou seja, compostos que estimulam as respostas de defesa) desencadeiam a ativação de receptores de membrana plasmática putativos para estimular a produção de jasmonato, mas atualmente não há evidências genéticas conclusivas para sustentar essa hipótese (ou seja, mecanismo baseado em ligante).
Curiosamente, nosso grupo descobriu recentemente que mudanças no turgor celular induzidas pela pressão osmótica podem promover a biossíntese de jasmonato (Mielke et al., 2021). Este achado sugere que a transmissão de sinais mecânicos através dos tecidos e compartimentos celulares pode resultar na iniciação da biossíntese hormonal. Em outras palavras, alterações na pressão de turgescência podem levar a alterações biofísicas das membranas plastidiais que aumentam a acessibilidade do substrato às enzimas de biossíntese pré-existentes. Minha equipe e eu estamos ansiosos para testar novas e empolgantes hipóteses nos próximos anos. A concessão do ERC agora nos permitirá verificar essa mudança de paradigma usando uma variedade de abordagens interdisciplinares.
Olhando para trás, como você imaginava sua carreira científica quando era estudante de doutorado?
Comecei o doutorado porque gostava de conduzir experimentos em laboratório e estava ansioso para aprender o máximo possível sobre genética de plantas. Esses motivos podem ter sido ingênuos, pois eu não tinha uma ideia clara do que fazer depois, nem se era bom o suficiente para sonhar alto, mas naquela época eram tudo o que importavam. Estar inserido em um ambiente de doutorado ambicioso, mas favorável, me ajudou a pensar de forma mais crítica, mas ainda precisava me tornar mais confiante. Como para muitos alunos de doutorado, alguns dias foram bastante intensos. Frequentar vários cursos de carreira disponíveis na escola de pós-graduação foi informativo, mas não ajudou a esclarecer minha mente.
A decisão de seguir a carreira acadêmica concretizou-se durante a redação da tese. Descobri gostar profundamente do processo de escrita. Isso me deu vontade de continuar com uma posição de pós-doutorado em um ambiente que estimulava a criatividade e a independência. Olhando para trás, para aqueles anos de doutorado, agora os considero entre os mais decisivos para a construção de caráter e resiliência.
Olhando para o futuro, como você imagina avanços em seu campo de pesquisa em 10 anos?
Desvendar os mecanismos moleculares e biofísicos que regem a elicitação do jasmonato não apenas aumentará nossa compreensão sobre a biologia do fitohormônio do estresse e a aclimatação da planta, mas também expandirá nosso conhecimento sobre a detecção mecânica e a detecção osmótica de plantas. Também estou entusiasmado com a decodificação dos papéis específicos do tipo de célula da via do jasmonato na defesa e aclimatação ao estresse, pois eles podem fornecer oportunidades atraentes para aproveitar descobertas fundamentais para espécies de culturas economicamente relevantes.
Além de aprofundar o conhecimento por meio de nossa pesquisa, espero trabalhar ao lado de jovens cientistas e apoiá-los para que alcancem todo o seu potencial. Nutrir uma comunidade diversificada de futuros líderes é fundamental para promover ideias criativas com as quais enfrentar os desafios que surgem.
Ligações
Anderson, JT (2016) “Plant fitness em um mundo em rápida mudança" New Phytologist, 210(1), pp. 81–87. Disponível em: https://doi.org/10.1111/nph.13693.
Mielke, S., Zimmer, M., Meena, MK, Dreos, R., Stellmach, H., Hause, B., Voiniciuc, C. e Gasperini, D. (2021) “A biossíntese do jasmonato decorrente de paredes celulares alteradas é estimulada pela compressão mecânica impulsionada pelo turgor" Os avanços da ciência, 7(7), p. eabf0356. Disponível em: https://doi.org/10.1126/sciadv.abf0356.
