Исследователи из Калифорнийского университета в Дэвисе предлагают использовать в качестве фунгицида для борьбы с болезнями сельскохозяйственных культур химическое вещество эбселен. Они использовали новый потенциальный пестицид против грибных инфекций на яблоках, винограде, садовой землянике, томатах и рисе. О результатах ученые сообщают на сайте научного учреждения.
Они отмечают, что на грибковые патогены приходится почти четверть мировых потерь урожая. В Соединенных Штатах эти потери составляют около 150 миллиардов долларов в год. Однако разработка фунгицидов идет медленно в течение последних 50 лет, в основном из-за того, что исследователи сталкивались с трудностями при определении молекулярных путей воздействия.
В новом исследовании, опубликованном 29 февраля в Nature Communications, исследователи смогли определить вещества – потенциальные фунгициды, которые блокируют у патогенных грибов аутофагию, что может помочь в борьбе с ними.
Используя новый метод скрининга, основанный на биолюминесценции, исследователи идентифицировали 30 химических веществ, которые ингибируют ключевую ферментативную стадию аутофагии грибов. Среди них наиболее многообещающее вещество – эбселен.
Он более известен как лекарственный препарат для людей, обладающий противовоспалительными и нейропротекторными свойствами, и боле эффективен в предотвращении роста грибков in vitro, чем известные в настоящее время фунгициды.
«Ингибирование аутофагии значительно снижает патогенность нескольких разрушительных патогенных грибов. Наши результаты дают молекулярную информацию, которая поможет разработать следующее поколение противогрибных соединений», – говорит старший автор Савитрамма Динеш-Кумар, профессор и заведующий кафедрой биологии растений.
Найдена новая фунгицидная мишень
Аутофагия – важный процесс в клетках грибов, растений и животных, который позволяет им перерабатывать клеточные компоненты и удалять токсичные отходы жизнедеятельности. Исследователи выдвинули гипотезу, что блокирование аутофагии будет подавлять грибную инфекцию. Они задались целью идентифицировать химические вещества, которые ингибируют аутофагию у грибов, сосредоточив внимание на одном ключевом этапе этого процесса – расщеплении белка ATG8 ферментом ATG4.
Для выявления химических веществ, ингибирующих эту реакцию, команда разработала тест, который позволил понять, когда реакция произошла и когда она была заблокирована. Затем они протестировали способность грибов ферментативно расщеплять ATG8 в присутствии 2700 различных химических веществ из библиотеки соединений.
В общей сложности исследователи идентифицировали 30 химических соединений, которые ингибировали расщепление, и 14 соединений, которые усиливали расщепление. И выбрали наиболее эффективный ингибитор эбселен для дальнейшего тестирования.
Защита растений от патогенных грибов
В экспериментах с чашками Петри эбселен предотвращал прорастание и рост грибов лучше, чем препараты, которые сейчас представлены на рынке. Команда также показала, что эбселен предотвращает грибные инфекции у нескольких видов растений, демонстрируя при этом лечебный потенциал. Когда исследователи нанесли химическое вещество на листья рисовых растений, которые были заражены рисовым грибом, это эффективно устранило инфекцию.
«Мы думаем, что эбселен в первую очередь будет полезен для профилактики инфекций, но он также может частично побороть уже существующие инфекции, если его использовать достаточно рано», – сказал Динеш-Кумар.
Предварительные испытания показали, что эбселен специфически подавляет аутофагию грибов, но необходимы дополнительные исследования, чтобы убедиться в его безопасности. Ученые также планируют использовать свой метод скрининга для тестирования еще большего количества химических веществ на их способность ингибировать аутофагию.
«Химический потенциал метода очень велик, некоторые химические библиотеки содержат более 50 000 соединений. Следующим шагом будет проверка на наличие дополнительных модуляторов аутофагии, которые могли бы помочь контролировать не только патогенные микроорганизмы растений, но и человека», – сказал Динеш-Кумар.
Больше интересной информации - на портале "ГлавАгроном"