НК
«ДНК инсектициды» — это инновационные инсектициды, основанные на ДНК-интерференции, которые используют фрагменты ДНК для подавления жизненно важных генов вредителей. В отличие от традиционных химических веществ, они воздействуют на насекомых на генетическом уровне, блокируя определенные белки или процессы, необходимые для выживания, что делает их высокоспецифичными и потенциально более экологичными.
ДНК инсектициды – представляют собой антисмысловые олигонуклеотиды (АСО), обычно длиной 11 нуклеотидов, которые связываются с комплементарными участками РНК разрушают ее с привлечением фермента РНКазы. Они действуют через механизм: «арест» целевой рРНК, блокирование функционирования рибосом, разрушение целевой рРНК РНКазой Н.
В медицине антисмысловые олигонуклеотиды представляют собой новый и весьма перспективный класс препаратов для персонализированной терапии некоторых видов рака, спинальной мышечной атрофии и дистрофии. Можно ожидать, что пестициды на основе антисмысловые олигонуклеотиды могут стать реальностью в ближайшем будущем, развивая существующие биотехнические решения в области защиты растений.
Применение контактных олигонуклеотидных инсектицидов (кратко – олинцидов или ДНК-инсектицидов) против представителей рода Sternorrhyncha, являясь инновационным в области защиты растений, демонстрирует простоту, гибкость и эффективность в борьбе с тлями, листоблошками, мягкими щитовками, панцирными щитовками, мучнистыми червецами, белокрылками и т. д.
Олинциды, являясь новым классом инсектицидов, обладают высокой специфичностью действия, безвредны для нецелевых организмов, оказывают низкое воздействие на окружающую среду, быстро разлагаются и открывают возможности для создания инсектицидов с длительным действием на основе консервативных последовательностей генов рибосомной РНК вредителей.
Главные прорывы в развитии этого подхода заключались в нахождении наиболее удобных целевых генов (генов рРНК), демонстрации механизма действия (ДНК-локализация) и поиске насекомых-вредителей с высокой восприимчивостью к этому подходу.
Важно отметить, что если последовательности консервативных частей генов вредителей используются для создания олигонуклеотидных пестицидов, то резистентность к таким пестицидам на целевом участке будет развиваться медленнее.
Сотрудники лаборатории биологической защиты растений и биотехнологии НГАУ совместно с доктором биологических наук Владимиром Оберемком из Крымского федерального университета имени В.И. Вернадского, провели исследование совместного применения олигонуклеотидного акарицида и грибов Metarhizium spp. для эффективной борьбы с паутинным клещом T. urticae.
Обыкновенный паутинный клещ Tetranychus urticae Koch (Acari: Tetranychidae) является одним из самых опасных вредителей в мире и одним из самых устойчивых к пестицидам видов.
Показано, что совместное контактное применение ДНК-акарицида и гриба M. robertsii значительно снижает скорость размножения клеща.
Олигонуклеотидный акарицид Tur-3 вызывает 2,5-кратное снижение экспрессии целевой пре-рРНК T. urticae и подавляет активность ключевых детоксицирующих ферментов в среднем в 2–3 раза. Олигонуклеотидный акарицид Tur-3 препятствует биосинтезу белка, вызывая снижение продукции ферментов защитной системы вредителя. Очевидно, что ослабление защитной системы усиливает грибковую инфекцию и/или гриб продуцирует различные ферменты, которые разрушают структуру покровов вредителя, способствуя проникновению олигонуклеотидного акарицида Tur-3.
Данная исследовательская статья является первым свидетельством успешного применения олигонуклеотидного акарицида совместно с грибом M. robertsii для эффективной борьбы с T. urticae. (doi.org/10.1016/j....) Статья опубликована в журнале Journal of Invertebrate Pathology в 2025 (Web of Science, Q1, IF 2,4).
Средства защиты растений на основе нуклеиновых кислот способны объединить наилучшие качества современных инсектицидов и обеспечить продовольственную безопасность странам, которые внедрят данные инновации.
*Материал подготовлен при поддержке гранта Минобрнауки России, в рамках Десятилетия науки и технологий.
Автор: Екатерина Гризанова