As papoulas incluem cerca de cinquenta espécies que produzem alcaloides usados na medicina, como a morfina, a codeína, a papaverina e a tebaína. O fungo descoberto pela equipe de pesquisa faria parte do microbioma da papoula com brácteas.
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"Cada vez mais pesquisas demonstram que as plantas abrigam fungos ou bactérias, chamados endófitos, com os quais vivem em simbiose. Esses endófitos são, de certa forma, o microbioma das plantas", explica um dos autores do estudo, Roger Levesque, professor da Faculdade de Medicina e pesquisador do Instituto de Biologia Integrativa e de Sistemas (IBIS) da Universidade Laval.
Por muito tempo, os cientistas acreditaram que os fungos que viviam nas plantas eram organismos patogênicos em estado latente. No último quarto de século, os estudos mostraram que os endófitos e seus hospedeiros mantêm relações benéficas para ambas as partes.
"A planta hospedeira protege o fungo e fornece elementos essenciais para sua sobrevivência. Por sua vez, o fungo produz moléculas que favorecem o crescimento da planta, aumentam sua resiliência ao estresse ou participam de sua defesa contra patógenos ou insetos", resume o professor Levesque.
Três membros do IBIS uniram esforços com pesquisadores iranianos para estudar os endófitos de quatro espécies de papoula que vivem em ambientes naturais no Irã. Vale lembrar que a família da papoula inclui espécies que produzem alcaloides como a morfina, a codeína, a papaverina e a tebaína, que são usados na medicina.
Seus trabalhos permitiram isolar seis cepas de fungos que produzem morfina e outros opiáceos, como a codeína. Este é o primeiro estudo a relatar a produção de tais moléculas por endófitos.
O fungo Pithoascus kurdistanesis fotografado ao microscópio em dois estágios de seu ciclo de vida.
Um desses fungos, isolado da papoula com brácteas, é uma nova espécie chamada Pithoascus kurdistanesis. A papoula com brácteas produz tebaína, mas não produz morfina ou codeína.
"Os endófitos coevoluíram com seus hospedeiros por centenas de milhões de anos, o que explica por que não são eliminados", explica o professor Levesque. "A seleção natural pode ter favorecido os endófitos que sintetizam moléculas semelhantes às que promovem o crescimento e a sobrevivência de seus hospedeiros. Também é possível que essa semelhança resulte de uma troca de genes entre um endófito e seu hospedeiro."
Para determinar se era possível cultivar P. kurdistanesis in vitro, a equipe de pesquisa colocou o fungo em um meio contendo carboidratos de batata em solução. "Os resultados foram conclusivos", relata Roger Levesque. "Obtivemos 23 mg de morfina e 3 mg de codeína por grama de fungo produzido. É um rendimento que pode ser considerado muito bom", avalia ele.
A equipe de pesquisa sequenciou o genoma completo de P. kurdistanesis. "Identificamos os genes do fungo responsáveis pela produção de morfina. O próximo passo é integrar esses genes em bactérias que podem ser facilmente cultivadas em biorreatores. Teremos então um sistema completo e eficiente que poderia ser usado para a produção de morfina para fins médicos."
A primeira autora do estudo publicado na Scientific Reports, uma revista do grupo Nature Research, é a pesquisadora Sima Mohammadi, membro da equipe de Roger Levesque. Os outros signatários são Roger Levesque, Antony Vincent, professor da Faculdade de Ciências Agrícolas e de Alimentos da Universidade Laval, e seus colegas iranianos Bahman Bahramnejad, Jafar Abdollahzadeh, Samaneh Bashiri, Mohammad Majdi e Jalal Soltani.