Los pesticidas piretroides son eficaces. A veces demasiado eficaz.

Investigadores del departamento de entomología de la Universidad Estatal de Michigan han descubierto una clave para mantener la eficacia del insecticida en la eliminación de plagas sin matar los insectos beneficiosos. como las abejas. El estudio, aparece en la edición actual de procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias , muestra que los ajustes moleculares pueden marcar la diferencia.

Los piretroides se dirigen al canal de sodio dependiente de voltaje, una proteína que se encuentra en las células nerviosas y musculares que se utiliza para la señalización eléctrica rápida. Los piretroides funcionan básicamente uniéndose a la puerta de voltaje del canal de sodio y evitan que se cierre. El sistema nervioso se sobreestimula y el insecto muere. Estos pesticidas, sin embargo, no tienen el mismo efecto en los humanos, u otros mamíferos para el caso.

Ke Dong, Toxicólogo de insectos y neurobiólogo de MSU y coautor del artículo, perfeccionado en una sola proteína que podría ofrecer a los abejorros la misma resistencia que los humanos:tau-fluvalinato, un insecticida piretroide. Dong trabajó con Shaoying Wu, autor principal de la Universidad Agrícola de Henan (China), quien llevó a cabo la investigación en el laboratorio de Dong como académico visitante.

"Por primera vez, estamos demostrando que las características estructurales únicas en los canales de sodio de las abejas interfieren con la unión de tau-fluvalinato a los canales de sodio de los abejorros, ", dijo Dong." Esto abre la posibilidad de diseñar nuevos productos químicos que se dirijan a los canales de sodio de las plagas pero eviten las abejas ".

Los canales de sodio son proteínas transmembrana grandes de más de 2, 000 residuos de aminoácidos. El laboratorio de Dong pasó muchos años desentrañando este avance revolucionario. Los científicos inicialmente comenzaron con los canales de sodio de otros insectos, como los mosquitos, moscas de la fruta, cucarachas ácaros y garrapatas, para encontrar dónde se unen los piretroides en los canales de sodio de los insectos para matarlos de manera efectiva. Recibieron ayuda de la naturaleza.

"Al examinar los mosquitos silvestres que se han vuelto resistentes a los piretroides, pudimos ayudar a reducir los sitios potenciales en los que enfocarnos, "Dijo Dong.

Específicamente, en un estudio anterior, Dong y el equipo identificaron mutaciones que hicieron que los canales fueran más resistentes a los piretroides. Trabajando con Boris Zhorov, un experto en modelado por computadora de la Universidad McMaster en Canadá, identificaron dos sitios distintos de unión de piretroides en los canales de sodio de los insectos. También descubrieron las diferencias moleculares entre las diferentes reacciones de los mamíferos y los insectos a los piretroides.

Para el estudio actual, el equipo se centró en un enigma de larga data de que los abejorros y las abejas melíferas son muy sensibles a la mayoría de los piretroides, pero eran resistentes al tau-fluvalinato. En la actualidad, tau-fluvalinato se usa ampliamente para controlar plagas agrícolas y también ácaros varroa, que son una de las mayores amenazas para las abejas en todo el mundo.

Finalmente, el equipo descubrió que el canal es resistente al tau-fluvalinato pero sensible a otros piretroides. Más análisis mutacionales y modelos informáticos revelaron que los residuos de aminoácidos específicos en los canales de sodio de los abejorros son responsables de la toxicidad selectiva.

La investigación futura examinará los canales de sodio de varias plagas e insectos beneficiosos para explorar las características de los sitios de unión de piretroides. lo que podría sentar las bases para el diseño de pesticidas nuevos y selectivos. También arrojará luz sobre cómo las plagas desarrollan resistencia a los insecticidas con el tiempo y cómo los insectos beneficiosos responden a ellos en el campo.