Nano e biotecnologia trazem avanços para o controle biológico na agricultura

 

Pesquisadores da Universidade de São Paulo (USP) estão desenvolvendo uma estratégia de controle biológico para reduzir o uso de antibióticos na agricultura. O foco é combater a bactéria gram-positiva Bacillus cereus, comum em vegetais de folhas verdes e na indústria de laticínios, e que pode levar à intoxicação alimentar.

Os resultados do projeto foram divulgados na revista científica Biocatalysis and Agricultural Biotechnology. A pesquisa é baseada na terapia fágica, que utiliza vírus (bacteriófagos ou fagos) que infectam bactérias para tratar infecções em humanos, animais ou plantas.

Os fagos produzem uma enzima chamada endolisina, que reconhece e rompe a parede celular das bactérias. No estudo, uma endolisina específica, produzida por biotecnologia, foi combinada com nanopartículas de prata, que também têm efeito antimicrobiano. Esse sistema mostrou atividade contra cepas de Bacillus cereus, conforme verificado em ensaios in vitro e imagens de microscopia eletrônica de transmissão e varredura.

A pesquisa é supervisionada por Valtencir Zucolotto, coordenador do Grupo de Nanomedicina e Nanotoxicologia do IFSC. As endolisinas de fago têm uma estrutura modular composta de domínios enzimaticamente ativos (EADs) e um domínio de ligação à parede celular (CWBD). O CWBD leva a endolisina às moléculas de ligante associadas à parede celular específica com alta especificidade, enquanto os EADs fornecem a atividade enzimática real, que cliva a estrutura do peptidoglicano, um polímero da parede celular de bactérias que proporciona rigidez e forma às células.

Ao trabalhar com endolisinas, os pesquisadores desenvolveram um sistema altamente direcionado para combater uma bactéria específica. Neste estudo, a associação com nanopartículas de prata amplificou a eficácia do complexo. Isso permitiu propor um sistema de controle biológico que é uma alternativa viável, eficiente e ambientalmente mais apropriada que os antibióticos atualmente utilizados. Essa abordagem é particularmente importante para promover uma agricultura sustentável.

A terapia fágica já é amplamente utilizada nos Estados Unidos e na Europa, tanto na área da saúde como na agricultura. Existem vários estudos que comprovam que há vírus altamente seletivos para bactérias específicas, justamente por causa dessa proteína chamada endolisina. “O vírus usa essa enzima para entrar na bactéria, tornando lisa a parede celular bacteriana e causando sua morte”, explica Coelho.

O projeto consistiu na expressão de uma proteína recombinante em sistemas bacterianos que depois foram purificados. Paralelamente, a pesquisadora estava trabalhando com a síntese de nanopartículas de prata. Após a obtenção da proteína purificada, ela foi combinada com nanopartículas de prata, criando um composto bioativo. Análises de microscopia comprovaram que o composto produzido foi eficiente para causar o rompimento da parede celular, eliminando o Bacillus cereus.

Com o pedido de patente já encaminhado, Coelho e sua equipe acreditam que esse sistema pode ser utilizado na agricultura, por meio de um processo de pulverização em hortaliças, ou adicionado em amostras de leite durante o processo de pasteurização, com o objetivo de reduzir a contaminação pela B. cereus.

“O trabalho mostra a importância dessa área de interface entre a nanotecnologia e biotecnologia, que já traz e certamente trará ainda mais avanços importantes para as áreas médicas e do agronegócio”, destaca Zucolotto.

O artigo “Exploring the agricultural potential of AgNPs/PlyB221 endolysin bioconjugates as enhanced biocontrol agents” pode ser acessado em: www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1878818124000239.

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