I pesticidi piretroidi sono efficaci. A volte troppo efficace.

I ricercatori del dipartimento di entomologia della Michigan State University hanno scoperto una chiave per mantenere l'efficacia dell'insetticida nell'eliminazione dei parassiti senza uccidere gli insetti benefici, come le api. Lo studio, presenti nell'attuale numero di Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze , mostra che le modifiche molecolari possono fare la differenza.

I piretroidi prendono di mira il canale del sodio voltaggio-dipendente, una proteina presente nelle cellule nervose e muscolari utilizzata per la segnalazione elettrica rapida. I piretroidi funzionano fondamentalmente legandosi al gate di tensione del canale del sodio e ne impediscono la chiusura. Il sistema nervoso viene sovrastimolato e l'insetto viene ucciso. Questi pesticidi, però, non hanno lo stesso effetto sugli esseri umani, o altri mammiferi per quella materia.

Ke Dong, MSU tossicologo e neurobiologo degli insetti e coautore del documento, si è concentrato su una singola proteina che potesse offrire ai bombi la stessa resistenza degli umani:tau-fluvalinato, un insetticida piretroide. Dong ha lavorato con Shaoying Wu, autore principale della Henan Agricultural University (Cina), che ha condotto la ricerca nel laboratorio di Dong come visiting scholar.

"Per la prima volta stiamo dimostrando che le caratteristiche strutturali uniche nei canali del sodio delle api interferiscono con il legame del tau-fluvalinato ai canali del sodio delle api, " ha detto Dong. "Questo apre la possibilità di progettare nuove sostanze chimiche che colpiscono i canali del sodio dei parassiti ma risparmiano le api".

I canali del sodio sono grandi proteine ​​transmembrana di più di 2, 000 residui di amminoacidi. Il laboratorio di Dong ha trascorso molti anni a svelare questo rivoluzionario progresso. Gli scienziati inizialmente hanno iniziato con i canali del sodio di altri insetti, come le zanzare, moscerini della frutta, scarafaggi, acari e zecche, per scoprire dove i piretroidi si legano ai canali del sodio degli insetti per ucciderli efficacemente. Hanno ricevuto un aiuto dalla natura.

"Esaminando le zanzare selvatiche che sono diventate resistenti ai piretroidi, siamo stati in grado di aiutare a restringere i potenziali siti su cui concentrarsi, " Disse Dong.

Nello specifico, in uno studio precedente, Dong e il team hanno identificato mutazioni che hanno reso i canali più resistenti ai piretroidi. Lavorando con Boris Zhorov, un esperto di modellazione informatica della McMaster University in Canada, hanno identificato due distinti siti di legame dei piretroidi sui canali del sodio degli insetti. Hanno anche scoperto le differenze molecolari tra le diverse reazioni di mammiferi e insetti ai piretroidi.

Per lo studio in corso, il team si è concentrato su un enigma di lunga data secondo cui i bombi e le api da miele sono altamente sensibili alla maggior parte dei piretroidi, ma erano resistenti al tau-fluvalinato. Attualmente, il tau-fluvalinato è ampiamente usato per controllare i parassiti agricoli e anche gli acari della varroa, che sono una delle più grandi minacce per le api in tutto il mondo.

Infine, il team ha scoperto che il canale è resistente al tau-fluvalinato ma sensibile ad altri piretroidi. Ulteriori analisi mutazionali e modelli al computer hanno rivelato che residui di amminoacidi specifici nei canali del sodio dei bombi sono responsabili della tossicità selettiva.

La ricerca futura esaminerà i canali del sodio da vari insetti nocivi e utili per esplorare le caratteristiche dei siti di legame dei piretroidi, che potrebbe gettare le basi per la progettazione di pesticidi nuovi e selettivi. Farà anche luce su come i parassiti sviluppano nel tempo la resistenza agli insetticidi e su come gli insetti utili rispondono a loro sul campo.