Já apesentamos no Blog outro microrganismo com aplicação biotecnológica na agricultura: o Baculovírus, um vírus entomopatogênico cuja ação no controle biológico não causa efeitos negativos ao meio ambiente. Se você não leu este texto, não se preocupe, basta acessá-lo aqui.
No presente texto, iremos apresentar outro microrganismo: a famosa bactéria Bacillus thuringiensis. Você provavelmente já deve ter ouvido falar dela, pois vem dela os genes que conferem resistência a insetos em plantas transgênicas (geneticamente modificadas). Além de sua aplicação no melhoramento genético, essa bactéria também é usada para formulação comercial de bioinseticidas.
Mecanismo inseticida de B. thuringiensis
Bacillus thuringiensis é uma bactéria gram-positiva esporulante da família Bacillaceae, que geralmente habita os solos. Ela sintetiza cristais protéicos com atividade inseticida para várias espécies de insetos, especialmente lepidópteros (ex. mariposas), dípteros (ex. moscas) e coleópteros (ex. besouros).
Existem subespécies de B. thuringiensis que produzem cristais proteicos que são tóxicos para insetos das ordens Hemiptera, Orthoptera, Himenoptera e alguns nematóides, protozoários e ácaros.
Os cristais de B. thuringiensis são formados por proteínas denominadas (Cry), sintetizadas na forma de protoxinas, que após serem ingeridas são solubilizadas no intestino médio dos insetos devido ao pH alcalino. Após solubilizadas, as protoxinas são clivadas (rompidas) por proteases do próprio inseto, ativando-as.
A toxina ativa é capaz de ligar-se a receptores específicos presentes nas microvilosidades das células intestinais do inseto, resultando na paralisia do aparelho digestório, que ocasiona morte por inanição, paralisia geral dos músculos e septicemia.
Agora que você já conhece o mecanismo de ação da bactéria Bt , veja como o bioinseticida é produzido comercialmente.
Produção comercial de bioinseticida Bt
Antes da produção comercial propriamente dita, é necessário fazer testes laboratoriais prévios para identificar uma linhagem bacteriana que seja estável, altamente tóxica aos insetos alvo e que não onere custos à produção por necessidades nutricionais exigentes em meio de cultivo.
Após selecionada, a linhagem é testada quanto a estocagem, processo fermentativo, recuperação do princípio ativo (esporos e cristais), formulação do produto e análise da qualidade em uma pequena escala de produção, para posteriormente ser produzida em grande escala.
A forma mais comum de produção de B. thuringiensis é por fermentação em biorreatores, pelo processo em batelada. Nesta fermentação, inocula-se a bactéria em um recipiente contendo meio de cultura líquido, cujas proteínas Cry de B. thuringiensis são obtidas no fim da fermentação, quando as condições do meio tornam-se desfavoráveis.
Durante todas as etapas deve-se analisar a cultura quanto a contaminação, características morfológicas e potencial entomopatogênico, controlando as condições de cultivo: temperatura, pH, aeração e agitação. Em seguida, o produto (proteínas Cry) é recuperado e concentrado por meio de centrifugação, microfiltração, liofilização ou flotação.
Após a recuperação dos metabólitos de interesse, os bioinseticidas são formulados para conferir estabilidade durante a estocagem e aplicação, facilitar a aplicação do produto e proteger os cristais das condições adversas do ambiente.
Outras proteínas inseticidas de Bt
Além da proteínas Cry, existem outras como as Cyt e Vip que podem ser produzidas pelo B. thuringiensis:
Proteínas Cyt
As proteínas Cyt possuem atividade hemolítica e também são sintetizadas na forma de protoxinas. No interior do inseto, as proteínas Cyt sofrem quebras, onde suas porções C-terminal e N-terminal são clivadas, liberando a toxina ativa. Ao contrário das proteínas Cry, a Cyt não se liga a receptores específicos da membrana celular, e sim, diretamente aos lipídios da membrana. Após sua ligação, as proteínas Cyt induzem a formação de poros ou agem desestruturando a bicamada lipídica das membranas dos insetos, matando-os.
Proteínas Vip
Muitos sorotipos de B. thuringiensis produzem proteínas denominadas Vip (do inglês, vegetative insecticidal proteins), as quais são sintetizadas na etapa vegetativa do crescimento (quando estão realizando todas as suas atividades metabólicas, como respiração, multiplicação e absorção). Apesar de não integrarem o cristal protéico, elas contribuem para a toxicidade global das linhagens que as apresentam e possuem forma de intoxicação similar a das proteínas Cry.
Em síntese, majoritariamente, para controlar pragas na agricultura diversos produtos químicos são usados, o que pode favorecer a seleção de insetos resistentes aos princípios ativos utilizados, e cujos efeitos cumulativos podem prejudicar a saúde humana e ambiental.
Assim, o controle biológico por entomopatógenos é uma alternativa eficiente, principalmente devido a sua alta especificidade, ausência de resistência nos insetos alvos e baixo efeito residual no ambiente.
B. thuringiensis: o bioinseticida mais popular
Neste cenário, a produção de bioinseticidas apresenta-se como alternativa interessante. Entre os bioinseticidas estima-se que os produtos a base de B. thuringiensis correspondam a cerca de 90% do mercado mundial.
Os produtos a base de Bt são usados desde 1938 na França e, a partir de 1950 a formulação começou a ser explorada pela antiga União Sovética, Alemanha, Estados Unidos e hoje é usada em inúmeros países.
Só no Brasil existem mais de 20 produtos a base de B. thuringiensis no mercado: Able, Agree, Bac-Control Max WP, Bac-Control WP, BTControl, COSTAR, Crystal, Dipel, Dipel ESNT, Dipel WG, Dipel WP, Helymax EC, Helymax WP, Javelin WG, Ponto Final, Tarik WP, Thuricide, Thuricide SC, Winner Max EC, Xentari, etc.
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