Искусственный интеллект помог создать антимикробные пептиды для борьбы с позеленением цитрусовых

Исследователи из Института микробиологии Китайской академии наук под руководством профессора Е Цзяня впервые выявили механизм устойчивости цитрусовых к позеленению плодов (хуанлунбину, HLB). Результаты опубликованы в журнале Science.

С помощью искусственного интеллекта команда разработала антимикробные пептиды, которые показали себя как многообещающий терапевтический подход. Это открытие решает давнюю проблему — отсутствие естественных генов устойчивости к HLB у цитрусовых.

Проблема болезни

  • HLB — одно из самых разрушительных заболеваний растений, вызывающее ежегодные убытки в миллиарды долларов.
  • Возбудитель — бактерия Candidatus Liberibacter asiaticus (CLas), переносимая цитрусовой листоблошкой (Diaphorina citri).
  • Лечения нет. Болезнь уничтожила миллионы акров цитрусовых в 50 странах. Все коммерческие сорта восприимчивы, зараженные деревья погибают за несколько лет.

Ключевое открытие в устойчивости

Ученые обнаружили ключевой путь устойчивости, связанный с транскрипционным фактором MYC2 и взаимодействующей с ним E3-лигазой PUB21.

  • Изучая родственные растения семейства Рутовые, они нашли паралоги гена PUB21 у Bergera koenigii (дерево карри) и Zanthoxylum bungeanum (сычуаньский перец).
  • Эти паралоги кодируют доминантно-негативную форму PUB21 (PUB21DN), которая подавляет активность обычной PUB21 благодаря мутации в остатке 39.
  • Это подавление стабилизирует белок MYC2, усиливает защитные пути и выработку антибактериальных метаболитов, обеспечивая иммунитет к HLB.
  • Трансгенные цитрусовые растения, сверхэкспрессирующие PUB21DN, показали повышенную устойчивость.

Разработка терапии с помощью ИИ

На основе этого механизма исследователи использовали ИИ для поиска способов стабилизации MYC2 путем ингибирования PUB21.

  • Была идентифицирована группа антипротеолитических пептидов (APPs), включая APP3-14.
  • В испытаниях в теплице и в полевых условиях APP3-14 эффективно контролировал патоген CLas и нарушал передачу болезни.
  • Эффективность контроля достигла 80% за один сезон.

Значение и перспективы

  • Открытие позволяет разрабатывать экологичные биопестициды на основе пептидов.
  • Предложена новая стратегия борьбы с некультивируемыми патогенами через целевую стабилизацию белков хозяина.
  • Этот подход может быть применен против других болезней, вызываемых трудно культивируемыми патогенами, например, ржавчины кукурузы или Xylella fastidiosa (синдром быстрого увядания оливы).
2025-04-10