События

Новый фунгицид против грибных болезней культур нацелен на аутофагию

На грибные патогены приходится почти четверть мировых потерь урожая. В США эти потери составляют около 150 миллиардов долларов в год. Однако разработка фунгицидов в течение последних 50 лет шла медленно, в основном потому, что исследователям было трудно определить молекулярные пути воздействия.

В новом исследовании, опубликованном 29 февраля в журнале Nature Communications, ученые из Калифорнийского университета в Дэвисе определили кандидатов на фунгициды, нацеленные на аутофагию, процесс рециркуляции клеток , который, как недавно было показано, имеет важное значение для патогенности грибов.

Используя новый метод скрининга, основанный на биолюминесценции, исследователи идентифицировали 30 химических веществ, которые ингибируют ключевой ферментативный этап грибковой аутофагии. Было показано, что наиболее многообещающий кандидат, эбселен, обладает противовоспалительными и нейропротекторными свойствами в фармакологии и более эффективен в предотвращении роста грибков in vitro, чем доступные в настоящее время фунгициды.

«Подавление аутофагии значительно снижает патогенность некоторых разрушительных грибковых патогенов, — говорит старший автор Савитрамма Динеш-Кумар, профессор и заведующий кафедрой биологии растений в Калифорнийском университете в Дэвисе. - Наши результаты дают молекулярную информацию, которая поможет разработать противогрибные соединения следующего поколения».

Аутофагия — это важный процесс в клетках грибов, растений и животных, который позволяет им перерабатывать клеточные компоненты и удалять токсичные отходы. Поскольку недавние исследования показали, что аутофагия участвует в патогенности грибов, исследователи предположили, что блокирование аутофагии будет подавлять грибную инфекцию. Они намеревались идентифицировать химические вещества, которые ингибируют аутофагию у грибов, сосредоточив внимание на одном ключевом этапе этого пути — расщеплении белка ATG8 ферментом ATG4.

Чтобы идентифицировать химические вещества, подавляющие эту реакцию, команда разработала тест, который позволил им визуализировать, когда реакция произошла, а когда она была заблокирована. Затем они проверили способность грибов ферментативно расщеплять ATG8 в присутствии 2700 различных химических веществ из библиотеки соединений, одобренных Управлением по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных средств (FDA). Этот метод имеет преимущества перед другими методами скрининга, поскольку позволяет очень быстро протестировать большое количество химических веществ.

В общей сложности исследователи идентифицировали 30 химических соединений  которые ингибируют расщепление, и 14 соединений, усиливающих расщепление. Для дальнейших испытаний они выбрали наиболее эффективный ингибитор — эбселен.

По словам Динеш-Кумара, в экспериментах в чашках Петри эбселен предотвращал прорастание и рост грибов лучше, чем препараты, которые сейчас доступны на рынке. Команда также показала, что эбселен предотвращает грибгые инфекции у ряда видов растений, демонстрируя при этом лечебный потенциал.

«Мы думаем, что эбселен будет в первую очередь полезен для защиты растений от будущих инфекций, но он также может частично победить существующие инфекции, если его использовать достаточно рано», — сказал Динеш-Кумар.

Хотя предварительные испытания команды показывают, что эбселен специфически подавляет аутофагию у грибов, необходимы дополнительные исследования, чтобы гарантировать его безопасность.

«Поскольку аутофагия высоко консервативна у разных организмов, включая человека, необходимо провести дополнительную работу для проверки перекрестной реактивности препарата», — сказал Динеш-Кумар.

Исследователи из Калифорнийского университета в Дэвисе также планируют использовать свой метод скрининга, чтобы проверить еще больше химических веществ на их способность ингибировать аутофагию.

«Химическое пространство очень велико, и в некоторых химических библиотеках имеется более 50 000 соединений. Следующим шагом будет поиск дополнительных модуляторов аутофагии, которые могут помочь контролировать не только грибковые патогены растений, но и грибные патогены человека», — сказал Динеш-Кумар.

Источник: UC Davis.

Заглавное фото: Лукьянов Дмитрий, AgroXXI.ru.


Оригинал статьи на AgroXXI.ru
Читать полностью: https://www.agroxxi.ru/gazeta-zaschita-rastenii/novosti/novyi-fungicid-protiv-gribnyh-boleznei-kultur-nacelen-na-autofagiyu.html