Nematologista da UC Riverside recebe prêmio do NIH por estudar interações parasita-hospedeiro

Nematologista da UC Riverside recebe prêmio do NIH por estudar interações parasita-hospedeiro

Para estudar como os parasitas evoluem para romper as defesas de seus hospedeiros, os Institutos Nacionais de Saúde concederam ao nematologista da UC Riverside, Simon "Niels" Groen, um Prêmio de Investigador Extraordinário de US$ 1,9 milhão.

Os parasitas da lombriga infectam pessoas, gado e plantações. A compreensão da razão pela qual certos vermes conseguem escapar à protecção imunitária do hospedeiro poderia ajudar a prevenir uma bomba-relógio: o declínio da eficácia dos pesticidas e antibióticos contra infecções.

A resistência de bactérias, fungos e parasitas a medicamentos e pesticidas torna mais difícil e por vezes impossível tratar infecções comuns como pneumonia e tuberculose em humanos, bem como infestações de pragas nas culturas. As autoridades internacionais de saúde alertam que, sem medidas urgentes, caminhamos para um futuro onde ferimentos leves e infecções podem ser fatais. A produção vegetal e animal também enfrentará obstáculos crescentes.

Quando as lombrigas infectam humanos, animais ou plantas, elas começam a injetar proteínas da saliva nas células hospedeiras para suprimir a resposta imunológica. Estes processos são bastante semelhantes entre hospedeiros, permitindo-nos estudar corridas armamentistas coevolutivas entre plantas e vermes parasitas e tirar conclusões sobre a evolução das infecções por vermes em humanos.”

Simon “Niels” Groen, nematologista da UC Riverside

Nos próximos cinco anos, Groen utilizará os fundos para realizar um estudo em duas partes. A primeira parte do projeto estudará centenas de plantas de tomate e arroz, tanto as cultivadas em fazendas quanto as que crescem na natureza. Estas não são plantas criadas artificialmente para obter imunidade. No entanto, Groen assume que muitos deles desenvolveram defesas contra lombrigas infecciosas, também conhecidas como nematóides.

“Essas plantas são um laboratório natural no qual podemos vincular seus genes e propriedades químicas de suas raízes à sua resistência a infecções por vermes”, disse Groen.

"Aprenderemos sobre os mecanismos moleculares pelos quais as plantas se defendem. Isto inclui a produção de produtos químicos de defesa, alguns dos quais poderiam ser usados ​​como novos medicamentos ou antibióticos em humanos e gado", disse Groen. “Poderemos então compartilhar essas informações com pesquisadores biomédicos e criadores de plantas.”

Este aspecto do projecto também ajudará a aumentar a segurança alimentar, especialmente em partes de África e da Ásia onde os nemátodos são um problema para os agricultores. Muita investigação tem sido feita sobre pragas de insectos acima do solo, mas menos investigação tem sido conduzida abaixo do solo, onde as infecções por nemátodos afectam culturas economicamente importantes.

"Os nematóides são a ameaça mais devastadora para a soja. No arroz e no tomate, os nematóides podem causar perdas de rendimento de até 20%. Isso significa que muitas pessoas ficam sem comida", disse Groen.

Na segunda parte do projeto, a equipe de pesquisa abordará o lado nematóide da equação. “Como eles evoluem para quebrar a resistência das plantas?” Groen perguntou.

Nos tomates, existe um gene, Mi-1, que monitora o interior das células vegetais em busca de ataques. De uma forma que ainda não é totalmente compreendida, este gene detecta algo sobre infecções iminentes por nemátodos que desencadeia uma resposta imunitária eficaz.

O Mi-1 foi descoberto em tomates selvagens na década de 1940 e desde então tem sido criado em fábricas de processamento de tomate na Califórnia para afastar os nematóides. Groen explicou que este esquema de melhoramento submete os nematóides das galhas a uma enorme pressão de seleção natural para superar a resistência conferida pelo gene.

Mas cada vez mais agricultores estão a encontrar nemátodos nas suas culturas de tomate supostamente resistentes. "Não entendemos como eles quebraram a resistência. Existe uma ou várias maneiras pelas quais eles conseguiram fazer isso? Vamos tentar descobrir quantas maneiras existem de esfolar um gato da perspectiva de um nematóide", disse Groen.

Graças aos especialistas da UC Extension, a equipe de Groen poderá comparar os genes dos vermes coletados antes que a resistência se tornasse mais comum, bem como os genes dos vermes que conseguiram superar as barreiras imunológicas da planta.

Uma hipótese é que, ao penetrar na planta, o nematóide utiliza sua saliva para injetar proteínas que têm diferentes alvos na célula hospedeira. Quando o Mi-1, que está flutuando na célula, encontra uma dessas proteínas nematóides, desencadeia uma resposta imunológica que mata o verme. Porém, quando o verme para de injetar essa proteína, o Mi-1 não sabe que o invasor chegou.

Existem proteínas receptoras, como o Mi-1, que evoluíram de forma semelhante em humanos e monitoram as células em busca de ataques, bem como processos moleculares adicionais que são semelhantes entre si em humanos e plantas. No entanto, do ponto de vista ético e logístico, quando se estudam infecções humanas, faz sentido começar esta investigação com plantas e nemátodos.

"Os vermes são apenas um sistema modelo para estudar a eliminação da resistência. Mas ainda podem ajudar-nos a encontrar novas soluções para a resistência aos pesticidas e aos antibióticos", disse Groen.

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