Os canais ia´nicos no sistema nervoso estãoentre os alvos mais importantes dos inseticidas. Compreender a estrutura dos canais éfundamental para a identificação de novos locais de ligação de agroquímicos específicos para espanãcies. Pesquisadores do Instituto Max Planck de Fisiologia Molecular em Dortmund, Alemanha, uniram forças com a empresa de fabricação de protea­nas Cube Biotech e a divisão Crop Science da Bayer para revelar a estrutura e a função de um canal de a­on de pota¡ssio das moscas da fruta. Os novos insights obtidos revelam as diferenças entre os canais humanos e de insetos, explicam como os compostos conhecidos afetam o canal e propaµem novos locais-alvo para as drogas. A pesquisa pode ajudar os fabricantes de pesticidas a desenvolverem novos medicamentos capazes de matar, especificamente, insetos-praga e parasitas, sem afetar outros animais como abelhas e mama­feros.

Os canais de pota¡ssio Slowpoke em Drosophila, a mosca da fruta comum, são protea­nas enormes e complexas que ficam dentro da membrana celular e seletiva e rapidamente transportam a­ons de pota¡ssio vitais atravanãs dela. Eles são encontrados em todos os animais e são responsa¡veis ​​por realizar várias tarefas, principalmente no cérebro e nas células musculares. Os papanãis essenciais dos canais de pota¡ssio significam a importa¢ncia de direcionar o Slowpoke com inseticidas recentemente desenvolvidosa fim de ajudar a superar o problema global de diminuição da eficiência devido a  crescente resistência aos pesticidas. No entanto, sempre existe o risco de não apontar corretamente. "Idealmente, vocêdeseja que os inseticidas sejam realmente específicos para os insetos-praga, evitando drogas que são ta³xicas para humanos ou outros animais, como pa¡ssaros, roedores e insetos benéficos como as abelhas", disse Stefan Raunser, Diretor do Instituto Max Planck de Fisiologia molecular em Dortmund, e principal autor do estudo.

Para desenvolver drogas especa­ficas para insetos-praga, os cientistas precisam de estruturas de alta resolução dos canais ia´nicos. Raunser e colegas usaram a microscopia crioeletra´nica (crio-EM) para obter as estruturas da protea­na nos estados aberto e fechado e as compararam com estruturas das protea­nas humanas já conhecidas. "A diferença entre os canais humanos e de insetos érealmente pequena, mas encontramos regiaµes de protea­nas que são especa­ficas para os insetos", diz Raunser.

Um local especa­fico do canal, denominado RCK2 pocket, possui aminoa¡cidosque diferem entre Drosophila e humanos. Ele estãolocalizado no anel de gating na parte inferior do canal. O anel de passagem fica dentro da canãlula, coleta a­ons de ca¡lcio quando abundantes e inicia uma cascata de rearranjos que abre a cavidade central para a passagem dos a­ons de pota¡ssio. O compartimento RCK2 muda sua forma conforme muda entre os estados aberto e fechado. Portanto, éum alvo potencialmente perfeito para pequenas moléculas bloquearem o canal em qualquer um dos estados. Os cientistas também localizaram outros locais-alvo de drogas menos específicos para insetos. Dentre eles, o bolso S6 aparece no estado fechado e pode ser usado para bloquear o canal. “Estamos fornecendo aos cientistas farmacaªuticos um mapa detalhado do canal de pota¡ssio, que eles podem usar para fazer inseticidas melhores e altamente seletivos”, conclui Raunser.

Além disso, os pesquisadores também resolveram problemas de estruturas crio-EM do canal com dois compostos conhecidos, verruculogaªnio e emodepside. A neurotoxina fúngica verruculogaªnio éuma pequena molanãcula que se encaixa perfeitamente na bolsa S6, próxima a  cavidade central. O verruculogaªnio mantanãm o canal estreito, travando-o no estado fechado. Outro composto, o emodepside, um medicamento usado contra vermes gastrointestinais em ca£es e gatos, também se liga perto da bolsa S6. No entanto, ele atua de forma diferente, como um filtro de passagem adicional, dificultando a passagem do pota¡ssio pelo canal de maneira ideal. “a‰ importante entender como esses ligantes podem manipular o canal”, diz Raunser.