Critical technologies development to enable the use of synthetic siRNAs in crop protection.

• Grant number: 24/13297-6
• Support Opportunities: Scholarships in Brazil - Technical Training Program - Technical Training
• Start date: September 01, 2024
• End date: February 28, 2025
• Field of knowledge: Agronomical Sciences - Agronomy - Plant Health
• Principal Investigator: Cristiane de Santis Alves
• Grantee: Letícia Tsieme Gushi
• CNAE: Pesquisa e desenvolvimento experimental em ciências físicas e naturais
• Associated research grant: 23/14514-8 - Critical technologies development to enable the use of synthetic siRNAs in crop protection., AP.PIPE

Abstract

O uso de RNAs interferentes é apontado como uma alternativa viável para controlar os milhares de casos de resistência aosagentes químicos de controle e manejar sustentavelmente pragas, doenças e plantas daninhas. As principais justificativas são afácil biodegradação, a grande diversidade de potenciais sítios de ação e, principalmente, a possibilidade de obter RNAis altamenteseletivos que atuem em uma única espécie ou em um único biotipo. A especificidade dos siRNAs permite o controle seletivo emsituações em que os agentes químicos, que interagem com proteínas, não seriam capazes de fazê-lo. Quando as plantas sãogeneticamente modificadas para produzir os RNAis, já há vários exemplos de sucesso em proteção de plantas, mas há custos altospara desenvolver os transgênicos e atender às exigências dos sistemas regulatórios. Também há centenas de patentes de RNAissintéticos com potencial uso em proteção de plantas, mas que não têm chegado ao mercado. As principais limitações ao usodesses RNAs sintéticos se referem à estabilidade dos siRNAs em ambientes agrícolas e a dificuldade de desenvolver sistemas deentrega desses compostos que possam superar as barreiras à entrada de xenobióticos presentes em todas as espécies. Mesmoquando o objetivo do RNAi é o de controlar pragas ou doenças, há situações em que a penetração, estabilidade e movimentaçãoem plantas é necessária. Mesmo RNAs de fita simples com 21 nucleotídeos são moléculas muito grandes, com massa molecularsuperior a 7.000 Daltons, que à luz do conhecimento atual têm grande dificuldade em entrar nas folhas e raízes de plantas sem aocorrência de ferimentos. O objetivo desse projeto é obter informações críticas para entender a dinâmica e desenvolver astecnologias que possam permitir a aplicação, penetração, movimentação e ação de RNAis em plantas. Será utilizado um conjuntocomplexo de metodologias fundamentadas na biologia molecular, espectrometria de massas de alta resolução ou resoluçãounitária, cromatografia iônica, fluorescência e espectrofotometria (em soluções ou tecidos vegetais) para detectar e quantificardiretamente os RNAis e compostos ou sintomas indicadores de sua presença e ação. A rota de síntese de tetrapirróis foiselecionada como alvo considerando: 1) os produtos da rota têm potencial de uso e comercialização como agentesfotossensibilizantes para Terapia Fotodinâmica; 2) possibilidade de silenciar mais de um gene; 3) foram selecionados os genesassociados às enzimas Desidratase do ácido´-aminolevulênico (não tóxico a plantas e não fotoativo), Protoporfirinogênio IXOxidase (extremamente fotoativo, de coloração avermelhada e tóxico para plantas) e Ferro Quelatase 2 (FC2). O objetivo inicialdo projeto é determinar se pequenos RNAs, com diferentes construções, conseguem entrar e atuar em folhas de plantas. Foramdesenhados 10 siRNAs com 21 nucleotídeos para cada um dos genes alvo (PPOX, HemB1 e FC2). Para reduzir os custos deprojeto, serão sintetizados inicialmente três siRNAs para cada alvo e, havendo necessidade, serão solicitados novos siRNAsassociados a outras sequências previstas.