Раскрыта причина гнили сердцевины лука
С 1983 года известно, что бактерия Pantoea ananatis заражает ряд важных сельскохозяйственных культур, включая лук, рис и кукурузу. Однако не было ясно, какие молекулы вовлечены в этот процесс. Новое исследование, опубликованное в mBio, определило одного из виновников — пантафос. Интригующе, что исследователи обнаружили: пантафос также может действовать как гербицид и токсичен для клеток глиобластомы, что делает его перспективным кандидатом для сельскохозяйственного и биомедицинского применения.
«Устойчивые к гербицидам сорняки — это проблема в сельском хозяйстве, — сказал профессор микробиологии Уильям Меткалф. — К сожалению, за последние 30 лет не появилось ни одного нового класса гербицидов. Если мы поймем, как пантафос вызывает гниль лука, мы сможем решить большую проблему».
Ученые из Корнеллского университета ранее сравнили болезнетворные штаммы P. ananatis с безвредными штаммами. Они идентифицировали группу генов, обозначенных как hvr, которые были ответственны за гниль лука. Исследователи в текущей работе, вдохновленные этими исследованиями, определили, какие молекулы производятся этими генами, и обнаружили пантафос.
«Мы можем вводить очищенный пантафос в лук и вызывать гниль. Введенный лук начинает гнить, становится склизким и мягким. Было захватывающе это наблюдать, — сказал аспирант лаборатории Меткалфа Александр Полидор. — Кроме того, бактерии, которые не могут синтезировать эту молекулу, не вызывают гниль лука, что означает, что она необходима для развития инфекции».
«Если мы полностью поймем, как бактерии производят пантафос, мы сможем определить несколько этапов для вмешательства. Если мы сможем остановить любой из этих процессов, мы сможем избавиться от гнили лука», — сказал Меткалф.
Интригующе, что пантафос также показал себя как эффективный гербицид. «Я сравнил пантафос с Liberty и Roundup, обычными гербицидами, и он был так же хорош — или даже лучше — против типичных сорняков, таких как проростки горчицы», — сказал Полидор.
Важное требование к гербициду — он должен убивать сорняки, оставаясь нетоксичным для других животных, включая людей. Поэтому исследователи протестировали токсичность пантафоса для других организмов. «Хотя он не действует на другие бактерии и грибы, мы обнаружили, что он умеренно токсичен для нормальных человеческих клеточных линий, но поразительно токсичен для клеточных линий глиобластомы. Мы были взволнованы, потому что эти раковые клетки печально известны своей устойчивостью», — сказал Полидор.
Хотя пантафос несколько токсичен для человеческих клеточных линий, возможно, он не будет токсичен для целых животных. «Если скормить пантафос мыши, и он не будет усваиваться в кишечнике, его токсичность будет гораздо ниже, — сказал Меткалф. — Таким образом, наши исследования на клеточных линиях предварительны и потребуют дополнительных экспериментов для определения уровня токсичности для человека».
Исследователи сейчас пытаются понять, как пантафос убивает сорняки и клетки глиобластомы. Результаты этих исследований могут помочь им разработать модифицированные версии молекулы, которые воздействуют только на желаемые мишени. Используя биоинформатический анализ, они также обнаружили похожие hvr-гены у других бактерий, что указывает на возможное существование нескольких молекул, подобных пантафосу, которые можно использовать в качестве потенциальных гербицидов или терапевтических препаратов.