Pesquisadores do Departamento de Química (DQ) da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) buscaram alternativas naturais aos inseticidas sintéticos usados contra as formigas cortadeiras, praga que provoca perdas em diferentes culturas agrícolas. Foram investigadas duas espécies vegetais encontradas na região amazônica: a Himatanthus articulatus, conhecida popularmente como suucuba, e a Vismia guianensis, chamada de lacre ou pau-de-lacre. Das duas plantas, os pesquisadores isolaram 16 substâncias com ação sobre as formigas e sobre o fungo que elas cultivam para alimentar a colônia.
O estudo fez parte do doutorado do pesquisador Artur da Silva Cruz, desenvolvido no Programa de Pós-Graduação em Química (PPGQ) da Universidade, sob orientação do professor João Batista Fernandes, docente no DQ.
Entre as 16 substâncias isoladas e caracterizadas quimicamente, o grupo encontrado em H. articulatus é constituído principalmente pela classe dos iridoides, enquanto V. guianensis forneceu compostos pertencentes, sobretudo, às classes das benzofenonas e das antraquinonas, além de um antranol. Essas são classes de metabólitos produzidos naturalmente pelas plantas estudadas e que apresentaram atividade comprovada contra as formigas cortadeiras, da espécie Atta sexdens, e o seu fungo simbionte.
“Durante a pesquisa, percebemos que o extrato bruto das plantas apresentava potencial inseticida, antes mesmo do fracionamento. Isso aconteceu logo nos primeiros ensaios biológicos, principalmente com Himatanthus articulatus, que apresentou atividade tanto sobre a formiga quanto sobre o fungo”, afirma Cruz. Segundo o pesquisador, a resposta observada contra o microrganismo chamou à atenção logo de início, e as fases posteriores do estudo associaram a atividade antifúngica principalmente aos iridoides lactônicos identificados no extrato da planta.
O controle dessas formigas apresenta dificuldades relacionadas à organização das colônias e à localização subterrânea dos ninhos, fatores que podem limitar a eficiência dos métodos convencionais, como o uso de inseticidas sintéticos. Nesse cenário, a busca por novas substâncias de origem natural pode ampliar as possibilidades de manejo dessas pragas.
Os cientistas desenvolveram o estudo a partir de uma rota biomonitorada para tentar descobrir quais substâncias das duas plantas estavam relacionadas às respostas biológicas observadas.
Os testes biológicos funcionam como uma espécie de guia para o trabalho químico experimental. Dessa forma, os extratos que apresentam atividade são levados a um processo de fracionamento, etapa que serve para simplificar a amostra: a mistura é dividida em frações, por exemplo, a partir de diferentes polaridades e composições químicas. Depois, essas frações são novamente testadas, e as mais promissoras seguem para novas etapas de separação e purificação.
Ação inseticida a partir de produtos naturais
Nos bioensaios com a formiga cortadeira, os extratos das duas espécies vegetais reduziram a sobrevivência das operárias, embora em ritmos diferentes. Com Himatanthus articulatus, a mortalidade acumulada chegou a 62% após seis dias, alcançou 92% no nono dia e atingiu 100% no décimo sexto dia. Com o extrato de Vismia guianensis, metade das formigas havia morrido no nono dia, e a mortalidade chegou a 100% ao final dos 21 dias de acompanhamento. O grupo controle tratado com dieta contendo apenas metanol apresentou alta sobrevivência das formigas cortadeiras durante todo o período experimental.
O fracionamento de H. articulatus ajudou a localizar onde essa atividade estava concentrada, ou seja, qual fração apresentava compostos com maior atividade. Com a separação do extrato em frações menos complexas, algumas mantiveram e, em determinados casos, intensificaram a resposta observada nos primeiros testes. Esse resultado foi justamente o que orientou os pesquisadores a avançarem na separação das misturas até chegar aos compostos isolados.
Os resultados obtidos com as frações de H. articulatus mostraram que a atividade biológica apresentada pelas frações foi capaz de reduzir a sobrevivência das formigas cortadeiras ao longo dos bioensaios. Além disso, os compostos químicos das frações observadas, também interferiram no crescimento do fungo simbionte associado à alimentação da colônia. A classe de compostos dos iridoides apareceram como a principal classe associada ao efeito inseticida frente as formigas cortadeiras, e com ação sobre o fungo.
Ao todo, os cientistas isolaram e caracterizaram 16 compostos nas duas espécies investigadas. Entre os resultados que se destacam, em H. articulatus foi identificado um composto inédito, ainda sem nomenclatura definida, além de outros dois registrados pela primeira vez nessa espécie. Já em V. guianensis, oito dos compostos isolados a partir das cascas foram relatados, pela primeira vez na literatura, nessa parte da planta.
Acetilcolinesterase e possível mecanismo de ação
O estudo também buscou analisar como os compostos poderiam atuar no organismo das formigas. Um dos alvos investigados foi a acetilcolinesterase, enzima essencial ao funcionamento do sistema nervoso dos insetos. Quando sua atividade é comprometida, a transmissão dos impulsos nervosos pode ser afetada, interferindo em funções como movimentação e alimentação.
Para investigar essa possibilidade, os pesquisadores utilizaram docking molecular, técnica computacional que simula como uma molécula pode se posicionar e interagir com diferentes regiões de uma proteína.
“Os compostos de Himatanthus articulatus não apresentaram uma atividade interessante frente à acetilcolinesterase e, por isso, não seguiram para o docking molecular. Já os compostos de Vismia guianensis apresentaram uma resposta potencial frente a atividades com a enzima, e então tentamos investigar um possível mecanismo de ação”, explica Cruz.
Havia, porém, uma limitação: não existia uma estrutura experimental disponível da acetilcolinesterase de Atta sexdens. Sem esse “mapa tridimensional” da enzima, os pesquisadores precisaram reconstruí-lo computacionalmente. Para isso, recorreram à modelagem por homologia, uma estratégia que utiliza a sequência de aminoácidos da proteína de interesse e a estrutura já conhecida de uma proteína semelhante como referência. O modelo obtido foi então validado antes de ser utilizado nas simulações de interação com os compostos.
Os resultados indicaram que os dois compostos com melhores resultados preliminares não se ligavam diretamente à região da enzima responsável pela reação química. A interação ocorreu em outra área, conhecida como Sítio Aniônico Periférico, localizada na superfície da enzima e capaz de influenciar seu funcionamento.
A análise, no entanto, não comprova que esse seja o mecanismo responsável pela mortalidade observada nas formigas. O docking forneceu uma hipótese molecular que agora precisa ser confirmada experimentalmente e pode orientar novos testes com essas e outras substâncias. O grupo também considera alvos além da acetilcolinesterase, já que a mortalidade dos insetos pode não decorrer apenas da ação sobre essa enzima.
Como próximos passos, os pesquisadores pretendem desenvolver uma formulação nanoencapsulada que proteja o princípio ativo durante o transporte até o interior do formigueiro. Incorporada a uma isca, ela poderá ser carregada pelas próprias formigas até a região onde está o fungo simbionte e onde o composto deverá atuar.
Essa abordagem protege as moléculas contra processos de degradação, aumenta sua estabilidade e pode promover a liberação controlada do princípio ativo, prolongando sua persistência e seu efeito residual após a aplicação.
A pesquisa recebeu financiamento da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Capes), do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp) (Processos 12/25299-6 e 14/50918-7).
*Antonio Neto – Mestre e Doutor em Ciência, e atualmente, bolsista de Mídia Ciência em nível de Pós-Doutorado pela Fapesp.
