Desenvolvimento de Produtos Inovadores para Indução de Resistência em plantas a partir de Ramnolipídeos e Proteínas recombinantes: Análises in silico e caracterização funcional

• Processo: 25/10872-2
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Programa Capacitação - Treinamento Técnico
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2025
• Data de Término da vigência: 31 de março de 2026
• Área de conhecimento: Ciências Agrárias - Agronomia - Fitossanidade
• Pesquisador responsável: Diogo Maciel de Magalhães
• Beneficiário: Rafael Oliveira Moreira
• CNAE: Pesquisa e desenvolvimento experimental em ciências físicas e naturais
• Vinculado ao auxílio: 24/15766-3 - Efetores como nova tecnologia para o desenvolvimento de bioinsumos inovadores para proteção de cultivo, AP.PIPE
• Assunto(s): Controle biológico Imunidade inata Biotecnologia
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Controle Biológico | imunidade inata | indutor de resistência | moleculas efetoras | ramnolipideos | Biotecnologia

Resumo

Moléculas efetoras desempenham papel crucial na determinação do resultado das interações entre plantas e microrganismos. Consideradas as principais proteínas de virulência dos microrganismos patogênicos, são indispensáveis para a colonização das células hospedeiras. Durante o processo de co-evolução com os microrganismos, as plantas desenvolveram receptores capazes de reconhecer essas moléculas e ativar uma via do sistema imunológico denominada ETI (Effector-Triggered Immunity), resultando em respostas duradouras e eficientes no controle de doenças. Moléculas efetoras de diferentes microrganismos têm sido exploradas com o intuito de induzir resistência (IR) contra fitopatógenos e aumentar a tolerância contra estresses ambientais. Utilizando ferramentas de bioinformática e uma pipeline para predição de moléculas efetoras, identificamos inúmeras proteínas candidatas a efetores que serão exploradas aqui. Além dessas proteínas, outra classe de moléculas que tem despertado interesse por estimular respostas de defesa em plantas são os ramnolipídeos (RL), glicolipídeos surfactantes biodegradáveis produzidos principalmente por espécies de Pseudomonas e Burkholderia. Empregados principalmente na biorremediação de solos e nas indústrias farmacêutica e de cosméticos, recentemente passaram a ser explorados na agricultura devido ao efeito bioprotetor e propriedades antimicrobianas, provavelmente atuando como ativadores do sistema de imunidade ETI. Considerando o elevado potencial de IR das moléculas efetoras e a demanda do mercado agrícola por produtos naturais, eficazes e inovadores, o objetivo geral desta proposta é desenvolver uma plataforma de desenvolvimento de produtos à base de efetores microbianos, visando aumentar a resistência das plantas contra estresses bióticos e abióticos. Nesta primeira etapa, o objetivo é obter proteínas e RLs com atividade elicitora na defesa das plantas. Para isso, a partir da lista de candidatos a efetores disponível, será realizada caracterização in seleção mais aprofundada para a seleção de 3 leads a serem utilizados em sistema de expressão heteróloga. As proteínas recombinantes obtidas terão a atividade elicitora avaliada in vitro por meio da detecção de ROS em discos foliares na presença dos ativos. Moléculas de RLs também serão avaliadas quanto à atividade elicitora, isoladamente e em consórcio com as proteínas recombinantes. Na fase 2, as proteínas recombinantes validadas quanto à atividade elicitora in vitro serão produzidas a partir da fermentação das linhagens recombinantes em biorreatores de bancada e piloto, com capacidade de 10 L e 100 L, respectivamente. Após o ajuste das melhores condições produtivas, os potenciais efetores a base de proteínas recombinantes e de RLs, em formulações otimizadas, serão aplicados em plantas na presença de patógeno para avaliação da IR, em condições controladas de casa de vegetação e, posteriormente, em campo. Trata-se de uma tecnologia ainda pouco explorada e seu desenvolvimento pode ter um grande impacto, não apenas na inserção da empresa nesse mercado, mas principalmente no mercado geral de produtos agrícolas biológicos, representando uma inovação disruptiva no setor e contribuindo para a redução do uso de agroquímicos que causam elevados impactos ambientais e na saúde humana.