Um estudo publicado na “Nature Communications”, liderado pelo professor Jurriaan Ton e pelo Dr. Adam Hannan Parker, da Universidade de Sheffield, identificou mecanismos pelos quais as plantas mantêm e redefinem a "memória de estresse" resultante de infecções anteriores. Essa memória imune permite que as plantas se defendam de forma mais eficaz contra bactérias nocivas e fungos (como o oídio), que representam uma ameaça crescente às nossas culturas e à produção de alimentos.

   Embora as plantas não possuam as células imunes especializadas encontradas nos animais, elas são capazes de aprender com a experiência. Após sobreviver a uma infecção, a planta prepara seu sistema de defesa para desencadear uma resposta mais rápida e vigorosa caso o patógeno ataque novamente. Pesquisas anteriores do laboratório de Ton revelaram que as plantas armazenam essa memória por meio da remoção de marcadores químicos ligados ao seu DNA (marcadores que não alteram a sequência genética em si, mas influenciam a expressão do DNA). A enzima REPRESSOR OF SILENCING 1 (ROS1) é a responsável pela remoção desses marcadores, ajudando a planta a manter uma lembrança duradoura de ameaças passadas: uma memória imune epigenética.

   Neste novo estudo, os pesquisadores utilizaram uma ferramenta molecular chamada XVE:ROS1 para ativar a enzima ROS1 de uma maneira muito mais controlada do que ocorreria durante uma infecção por patógenos. Essa ferramenta, que funciona como uma espécie de "vacinação" para plantas, permitiu investigar como elas estabelecem a memória imune, por quanto tempo essa memória persiste e como, posteriormente, ela é apagada.

   "Uma atividade excessiva da ROS1 traz um risco potencial. Ela pode liberar transposons silenciados (os chamados 'genes saltadores'), que se movem pelo genoma e podem causar mutações. Esses elementos são particularmente abundantes nos pericentrômeros, regiões que circundam os centros constritos dos cromossomos", explica o Dr. Adam Hannan Parker.

   A equipe descobriu que as plantas conseguem armazenar memórias imunes sem comprometer a estabilidade geral do seu DNA. Após a "vacinação" mediada pela ROS1, a planta redireciona temporariamente seu mecanismo de silenciamento de DNA: ele deixa de atuar sobre os genes de defesa e passa a focar nas regiões cromossômicas ricas em transposons, mantendo esses "genes saltadores" bloqueados. Isso preserva a integridade do genoma, ao mesmo tempo em que permite que os genes de defesa, localizados nos braços dos cromossomos, retenham sua memória epigenética. O professor Jurriaan Ton afirma: “O melhoramento genético convencional de culturas baseia-se, principalmente, na seleção de diferenças na sequência de DNA. Ao alterar a distribuição da metilação do DNA, essa ferramenta pode, em vez disso, gerar variação epigenética que modifica a forma como os genes existentes são regulados. Nossa colaboração com pesquisadores do Instituto de Ciência e Tecnologia de Okinawa (OIST), no Japão, tem apresentado resultados promissores em arroz, sugerindo que a memória epigenética mediada pelo sistema XVE:ROS1 não é totalmente redefinida entre as gerações, sendo parte dela transmitida à descendência.”

   A equipe de Sheffield está, atualmente, aprimorando a ferramenta de “vacinação” ROS1 para promover um “choque epigenético” mais intenso, com o objetivo de obter variações que permaneçam estáveis ​​ao longo das gerações. Dessa forma, os melhoristas poderiam selecionar, entre essas plantas, aquelas que apresentam características benéficas.

   “Os alvos potenciais vão além da simples resistência a doenças, podendo incluir a tolerância a estresses abióticos, como seca, calor ou salinidade. Essa abordagem também pode auxiliar na geração de variações em outras características complexas relacionadas à qualidade, incluindo o valor nutricional de hortaliças e a presença de compostos com potenciais benefícios à saúde.”

   Embora sejam necessárias mais pesquisas, este trabalho abre um caminho totalmente novo para o melhoramento epigenético de culturas: ampliar a variabilidade disponível aos melhoristas por meio da alteração dos mecanismos de controle gênico.