McCombe e colegas descobriram como fungos causadores de doenças usam uma arma furtiva para infectar importantes plantações de alimentos. Patógenos fúngicos empregam uma enzima chamada hidrolase NUDIX para enganar as plantas e ativar respostas de fome, ignorando as defesas imunológicas.
Essa enzima fúngica infiltra células vegetais e ataca uma molécula de sinalização chave que as plantas usam para sentir fosfato – um nutriente essencial. Ao perturbar esse sistema de detecção, os fungos enganam as plantas, fazendo-as pensar que estão com falta de fosfato.
A equipe de pesquisa descobriu que essas enzimas NUDIX quebram seletivamente os pirofosfatos de inositol (PP-InsPs), moléculas de sinalização que dizem às plantas quando o fosfato está disponível. Quando as plantas sentem menos fosfato (ou pensam que sentem), elas ativam fatores de transcrição especiais chamados PHRs que alteram a expressão genética.
Os PHRs são ativados para adquirir mais fosfatos, mas também interferem nas respostas internas da planta. A percepção do jasmonato é alterada, reduzindo a capacidade da planta de sentir danos. O impulso por mais fosfatos também pode estar tornando as células da planta mais saborosas para o fungo.
Quando a equipe de pesquisa deletou genes NUDIX do fungo da explosão do arroz (Magnaporthe oryzae) e fungos causadores de antracnose (espécies Colletotrichum), os patógenos causaram menos doenças em suas plantas hospedeiras. Ao usar diferentes patógenos, eles mostraram que são especificamente os genes NUDIX que são o problema.
Essas enzimas NUDIX são secretadas em células hospedeiras durante a infecção. A equipe usou marcação fluorescente para observar esse processo em células vivas. Usando 'plasmólise', eles puderam ver a enzima se mover de estruturas fúngicas para dentro das células de arroz, onde pode interromper a detecção de fosfato.
McCombe e colegas usaram cristalografia de raios X para determinar a estrutura 3D da enzima NUDIX, fornecendo insights sobre como ela funciona. Eles descobriram que ela é semelhante às enzimas de sinalização de fosfato humanas, embora sejam compostas de aminoácidos diferentes, mostrando que o formato da enzima é importante.
O autor principal, Dr. Carl McCombe, explica: “Entender a aparência da enzima nos deu insights críticos sobre como ela é usada por patógenos para atacar plantas.” Esse conhecimento cria oportunidades para estratégias de gerenciamento de doenças direcionadas.
A descoberta pode ter um grande impacto na segurança alimentar global. A doença da brusone do arroz causa perdas que podem alimentar 60 milhões de pessoas anualmente, enquanto a antracnose afeta diversas plantações, incluindo manga, melão, milho e grão-de-bico.
As descobertas fornecem esperança para melhorar a proteção das colheitas. Como essas enzimas NUDIX são altamente conservadas em diferentes espécies de fungos, uma única solução poderia potencialmente combater múltiplos patógenos de colheitas, ajudando os agricultores a prevenir as perdas anuais de colheitas de 10-23% atualmente causadas por doenças fúngicas.
McCombe, CL, Wegner, A., Wirtz, L., Zamora, CS, Casanova, F., Aditya, S., Greenwood, JR, de Paula, S., England, E., Shang, S., Ericsson, DJ, Oliveira-Garcia, E., Williams, SJ, & Schaffrath, U. (2025). Fungos fitopatogênicos sequestram a sinalização de fosfato com efetores enzimáticos conservados. Science, 387, 955–962. https://doi.org/n8ww
Postagem cruzada para Bluesky & Mastodonte.
Imagem: Jamie Kidston/ANU.
