Estudo exploratório de bioinseticidas incorporados em vesículas extracelulares para controle sustentável de insetos praga

Neste projeto, propomos uma nova abordagem para produzir proteínas recombinantes com potencial inseticida, originalmente de nemátodes entomopatogénicos (EPNs), integradas em vesículas extracelulares (EVs) com recurso a bactérias. Esta abordagem é inspirada na nossa recente descoberta de vesículas semelhantes a exossomas produzidas por S. carpocapsae, que descobrimos conterem e transportarem algumas proteínas excretadas/secretadas (ESPs). Este projeto de investigação visa utilizar o novo sistema de encapsulamento em EVs desenvolvido para E. coli para expressar e entregar proteínas insecticidas EPN recombinantes diretamente às pragas-alvo, mais especificamente o peptídeo ScK1 que já esta bem caracterizado, mas também outros dez péptidos semelhantes (domínios semelhantes a ShK) que encontrámos na análise do seu transcriptoma. Este sistema de encapsulamento permite incorporar as proteínas recombinantes em EVs após a tradução, simplesmente adicionando uma “tag” designada péptido de nucleação de vesículas (VNp). Este projeto centra-se na nova abordagem que consiste em utilizar moléculas insecticidas baseadas em nemátodes entomopatogénicos, encapsuladas em exossomas (EVs bioinsecticidas). Esta abordagem afasta-se claramente dos processos convencionais de erradicação de pragas que geralmente utilizam produtos químicos com efeitos conhecidos sobre o ambiente e os seres humanos ou os nemátodes vivos com as suas limitações de produção e aplicação. Assim, o projeto baseia-se nas vias bioquímicas naturais dos nemátodes para gerar um bioinseticida com um rácio de seletividade relativamente mais elevado, muito menos perigoso para as outras espécies e com um rácio mais elevado de eficácia nas pragas alvo. A produção de proteínas recombinantes de nemátodes em E. coli utilizando um sistema de encapsulamento de vesículas visa ultrapassar as limitações associadas à degradação das proteínas ou à perda de atividade durante a purificação e o armazenamento, bem como aumentar a estabilidade e a entrega orientada das proteínas aos insectos praga. Sabe-se que os EVs produzidos por bactérias realizam a transcitose e, por esta razão, constituem uma abordagem potencial para a entrega dos péptidos inseticidas de nemátodes. Tecnologicamente, o projeto implica uma nova metodologia de encapsulamento utilizando EVs que são vesículas naturais nanométricas para a entrega eficiente e segura de compostos bioactivos. Trata-se de uma inovação porque o sistema é amigo do ambiente e economicamente aprovado, uma vez que utiliza E. coli como sistema de produção de vesículas, para além de produzir e encapsular simultaneamente proteínas inseticidas. Esse método é menos elaborado do que opções caras e mais sofisticadas, como lipossomas ou nanopartículas sintéticas, e é por isso que esse método aponta para a sustentabilidade e a eficiência de custos e recursos. Este esforço visa apresentar uma nova estratégia como uma melhor alternativa à utilização de nemátodes vivos e abordar os desafios na gestão integrada de pragas, no que diz respeito à utilização de moléculas bioinseticidas seguras que minimizem o impacto ambiental e, ao mesmo tempo, atinjam eficazmente os insectos pragas. A aplicação comercial desta tecnologia implica o desenvolvimento de um modelo laboratorial completo proposto no atual projeto com possíveis vias de reivindicação de patentes.