Clusters ferro-enxofre abrem novas frentes no manejo de pragas

Clusters ferro-enxofre participam de processos centrais da fisiologia dos insetos e podem oferecer novos alvos para o manejo de pragas. Essas estruturas atuam na produção de energia, na reprodução, na ecdise, na detoxificação e na percepção do campo magnético. Estudo reuniu evidências sobre as rotas de síntese, transferência e atuação dessas estruturas em diferentes espécies (DOI 10.3390/insects17080791).

Os clusters ferro-enxofre funcionam como cofatores de proteínas. Eles contêm átomos de ferro e enxofre organizados em diferentes configurações. As formas mais estudadas incluem os clusters [2Fe-2S] e [4Fe-4S]. Essas estruturas transferem elétrons, formam centros catalíticos, sustentam proteínas e participam da percepção de sinais ambientais.

Início da síntese

A síntese começa nas mitocôndrias. A proteína ISCU atua como plataforma de montagem. O complexo formado por NFS1, ISD11 e ACP1 fornece enxofre. A frataxina fornece ferro. Ferredoxinas e outras proteínas transferem elétrons e conduzem o cluster até proteínas-alvo.

Os insetos apresentam particularidades nessa rota. Estudos com Drosophila melanogaster indicam maior estabilidade estrutural da frataxina e maior afinidade pelo ferro ferroso. A proteína ISCU também apresenta boa solubilidade e menor tendência à agregação. Em Aedes albopictus, algumas proteínas centrais mantêm alta semelhança com proteínas de mamíferos. Outras, envolvidas na montagem e na transferência dos clusters, apresentam similaridade inferior a 25%.

Adaptação ao ambiente

Os pesquisadores relacionam essas diferenças à adaptação dos insetos às variações ambientais. Como animais ectotérmicos, eles sofrem alterações metabólicas diante das mudanças de temperatura. Essas oscilações afetam a produção de espécies reativas de oxigênio. Os clusters ferro-enxofre apresentam sensibilidade ao dano oxidativo. A manutenção de uma rota estável de síntese pode ajudar a preservar a função mitocondrial.

A participação no metabolismo energético surge como uma das funções mais relevantes. Clusters ferro-enxofre compõem os complexos I, II e III da cadeia respiratória. Eles também participam de enzimas do ciclo do ácido tricarboxílico. A interrupção da montagem afeta vários pontos da produção de trifosfato de adenosina.

Redução de atividade

Em Drosophila melanogaster, alterações no complexo I reduziram sua atividade em mais de 80%. Os insetos apresentaram redução de até 91% na distância máxima percorrida e queda de seis vezes na velocidade de deslocamento larval. Em outro estudo, a perda da proteína SDHAF3 reduziu em cerca de 50% a atividade do complexo II.

Resultados com Spodoptera exigua reforçam o papel no metabolismo. A supressão de uma subunidade do complexo III, ligada a um cluster [2Fe-2S], provocou queda de 36,6% nos níveis de trifosfato de adenosina das larvas.

Interferência na reprodução

A rota também interfere na reprodução. Em Nilaparvata lugens, a redução da expressão de ISCA1 provocou queda de 65,34% na produção total de ovos. A taxa de eclosão caiu 88,07%. Os dados sugerem participação dos clusters ferro-enxofre na regulação do eixo AMPK/TOR, associado à síntese de vitelogenina e ao desenvolvimento dos ovários.

Ciclo celular

Os efeitos também alcançam o ciclo celular. Em Drosophila melanogaster, alterações em proteínas de montagem reduziram a quantidade de ciclina B. O índice mitótico das células foliculares caiu para cerca de 1%. O número de células diminuiu aproximadamente 75%. Embriões também apresentaram falhas na segregação cromossômica, defeitos no fuso mitótico e menor eclosão.

Na ecdise, os clusters fornecem elétrons para enzimas mitocondriais do citocromo P450. Essas enzimas participam da produção de ecdisteroides. Em Helicoverpa armigera, a ferredoxina interage com CYP302A1, CYP315A1 e CYP314A1. A transferência de elétrons sustenta etapas da síntese hormonal.

A interrupção da síntese de heme em Drosophila melanogaster reduziu a ecdisona a níveis inferiores ao limite de detecção de dois vírgula cinco picogramas por larva. A taxa de pupação chegou a zero no terceiro ínstar. Alterações no gene da frataxina também reduziram os níveis de 20-hidroxiecdisona e interromperam o desenvolvimento.

Organização distinta

As ferredoxinas dos insetos apresentam organização funcional distinta da observada em mamíferos. Nos insetos, duas formas participam da síntese de ecdisteroides e da montagem dos clusters. Em Drosophila melanogaster, a interrupção de cada gene reduziu os níveis de 20-hidroxiecdisona em 87% e 83%, respectivamente.

A mesma rede pode influenciar a detoxificação. Em Nilaparvata lugens, a redução da expressão de ISCA1 diminuiu a expressão de CYP6CS1v2 e CYP439A2. Esses genes codificam enzimas P450 associadas à detoxificação. A revisão ressalta, porém, a necessidade de validação funcional direta.

Orientação magnética

Os clusters ferro-enxofre também participam da orientação magnética. A proteína ISCA1, chamada MagR, forma um complexo com o criptocromo. Essa associação conecta a percepção do campo geomagnético ao ritmo circadiano. Alterações na frataxina prejudicaram a orientação geomagnética de Nilaparvata lugens.

Segundo o estudo, a rota dos clusters ferro-enxofre reúne funções essenciais em diferentes fases do desenvolvimento. Nas larvas, ela sustenta a produção de energia e a detoxificação. Durante a metamorfose, ela participa da síntese hormonal. Nos adultos, ela influencia reprodução, navegação e percepção ambiental.

Os pesquisadores apontam potencial para o desenvolvimento de moléculas seletivas contra componentes específicos dos insetos. Uma intervenção nessa rota poderia atingir, ao mesmo tempo, metabolismo energético, desenvolvimento, capacidade de detoxificação e percepção ambiental. O avanço depende da identificação completa das proteínas envolvidas e da comparação estrutural com proteínas de organismos não alvo.

Fonte: Revista Cultivar, publicado em 30/07/2026
Fonte da imagem: Magnific