RNAiNovação no @gro

Edição XXII | 03 - Mai . 2018

    É conhecido que as características que observamos nos diferentes organismos vivos, incluindo as plantas, são frutos da informação contida no DNA, nas regiões específicas que constituem os genes. Esses genes podem ser “ligados ou desligados” em função dos estímulos externos ou internos aos quais a planta é submetida. Todas as respostas da planta, sejam essas associadas ao ambiente de cultivo, ou mesmo, as diferentes fases de desenvolvimento da cultura, são determinadas em função da regulação desses genes. 

    Quando é ativado um gene, a informação contida no DNA da planta passa a ser transmitida por meio de moléculas denominadas RNA mensageiros (mRNAs), levando a produção de uma determinada proteína. Como o próprio nome remete, esses mRNAs levam a mensagem de quais proteínas devem ser sintetizadas pela planta; por exemplo, proteínas associadas à defesa, a regulação do crescimento, ou a qualquer outra característica. Enfim, todos os processos na planta são rigorosamente controlados por esse mecanismo.

    É nesse princípio, que se baseia a tecnologia do RNA de interferência (RNAi), a qual tem despertado interesse em diversas áreas, inclusive no setor agrícola, onde tem sido vista como uma nova alternativa para o controle de pragas e doenças. Através dessa ferramenta, é possível silenciar “desligar” genes por meio de um mecanismo de regulação que resulta na degradação de sequências específicas de RNAs. 

    O processo de  RNAi ocorre naturalmente em plantas e outros organismos vivos, como um mecanismo de controle que desliga a ação de um gene, quando este não é mais necessário. Também funciona em respostas de defesa contra a invasão de patógenos como os vírus, entre outras funções. Trata-se de uma das mais importantes descobertas científicas dos últimos 20 anos. O silenciamento gênico por meio de RNAi ocorre através do pareamento de uma pequena sequência de RNA ao RNAm do organismo alvo, o que induzirá a degradação dessa sequência (RNA dupla fita - dsRNA) por enzimas da maquinaria de silenciamento gênico. A degradação do mRNA fará com que a mensagem contida no DNA não seja transmitida e, dessa forma, o gene não será expresso, impedindo a síntese da proteína.  

    Esse mecanismo de silenciamento via RNAi tem sido explorado na agricultura, com enorme potencial para controle de insetos, fungos, viroses e outras pragas. Colocando de uma forma simples, a ferramenta consiste em aplicar pequenas partículas de RNA, que reconhecem mRNAs específicos do alvo, a fim de, silenciar um gene crítico para a sobrevivência do inseto ou praga a ser controlado. Em outras áreas, como na medicina, a tecnologia tem aplicação como terapia gênica no combate ao câncer, quando se utilizam como alvos mRNAs dos oncogenes, impedindo a sua produção. 

    Na agricultura, a tecnologia à base de RNAi pode ser usada de duas formas: por meio do desenvolvimento de plantas transgênicas ou por métodos não-transgênicos (via pulverização, irrigação ou tratamento de sementes). 

    Através da transgenia, são introduzidas nas plantas sequências que levam as mesmas a produzir o RNA dupla fita, com uma sequência específica e homóloga ao gene alvo, levando a regulação da expressão desse gene. O Brasil foi pioneiro ao liberar para uso comercial em 2010 plantas de feijão com resistência ao vírus do mosaico dourado, no qual moléculas de RNAi com sequências de um gene do vírus são produzidas pelo feijão, inibindo assim que o vírus se multiplique nas plantas. Nos EUA, o primeiro produto transgênico a base de RNAi foi aprovado para comercialização em 2017. Trata-se de um milho com ação inseticida contra a praga Diabrotica virgifera virgifera. No caso desse transgênico, a sequência inserida leva a expressão do dsRNA DvSnf7 que atua nas células dessa praga, interrompendo um gene crítico para sua sobrevivência, ocasionando assim, a morte da mesma. A tecnologia, denominada SmartStax Pro, foi desenvolvida em colaboração entre dois gigantes agrícolas, Monsanto e Dow Agrosciences. 


    "A aprovação do milho geneticamente modificado com ação inseticida à base de RNAi foi um marco importante para comprovar a aplicação prática dessa tecnologia na agricultura."


    Porém, o desenvolvimento de plantas transgênicas é algo que exige tempo e custo, além das inúmeras exigências para o processo de regulamentação e aprovação comercial. Assim, a frente que vem ganhando destaque é a indução de silenciamento gênico por meio de aplicação tópica de moléculas de RNA dupla fita. Hoje, existem empresas especializadas na fabricação em massa desses dsRNAs, com custos muito reduzidos, tornando o RNAi (via aplicação tópica) uma ferramenta economicamente viável. Os estudos já comprovaram que as moléculas de dsRNA são capazes de se mover através do floema de forma sistêmica, possibilitando a indução de resistência por RNAi.

    Como exemplo, a tecnologia de marca “BioDirectTM” tem investido em estratégias à base de RNAi para silenciar o gene responsável pela produção da proteína 5-enol-piruvil-chiquimato-3-fosfato sintase (EPSPS) em plantas invasoras resistentes ao herbicida glifosato. As plantas resistentes possuem maior número de cópias do gene responsável pela produção da proteína EPSPS e por meio do RNAi é possível suprimir a expressão desses genes.

    Os produtos baseados em RNAi têm potencial para fornecer uma solução inovadora, podendo substituir ou atuar de forma complementar ao uso de agrotóxicos, atuando sobre as pragas de forma muito mais específica que os produtos químicos. A utilização de RNAi no manejo fitossanitário tem mostrado resultados de sucesso em diversos organismos. Estudos desenvolvidos pela Embrapa têm como objetivo desenvolver uma ferramenta para a aplicação tópica de dsRNAs em tomateiro, visando a indução de resistência a viroses. Outros exemplos de pesquisas em andamento são os estudos para o controle da ferrugem asiática na cultura da soja, ou ainda, do greening em cítrus, além de, inúmeros insetos pragas nas mais diversas culturas.

    A aprovação do milho geneticamente modificado com ação inseticida à base de RNAi foi um marco importante para comprovar a aplicação prática dessa tecnologia na agricultura. Para utilização comercial da ferramenta pela via não transgênica, ainda há vários desafios a serem superados, que incluem, além da definição de um gene alvo altamente específico, a definição de doses suficientes para obter o resultado desejado em cada situação, bem como, o desenvolvimento de estratégias para manter a estabilidade das moléculas (sensíveis à degradação) para aplicação em condições de campo e em larga escala. Entretanto, com o crescente avanço das pesquisas nessa área, a expectativa é, que os custos para a produção de dsRNA sejam ainda mais reduzidos, e que em um futuro próximo essas limitações sejam superadas. 


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