Учёные нашли перспективный новый фунгицид
Исследователи из Калифорнийского университета в Дэвисе идентифицировали перспективное химическое соединение для борьбы с губительными болезнями сельскохозяйственных культур. Вещество эбселен предотвратило грибковые инфекции у яблонь, винограда, клубники, томатов и роз, а также улучшило симптомы уже существующей инфекции у риса.
Грибковые патогены ответственны почти за четверть мировых потерь урожая. В США эти потери составляют около $150 млрд в год. Однако разработка фунгицидов за последние 50 лет шла медленно, в основном из-за трудностей с поиском молекулярных мишеней.
В новом исследовании, опубликованном 29 февраля в Nature Communications, учёные нашли кандидаты в фунгициды, нацеленные на аутофагию — процесс клеточной рециркуляции, недавно показавший свою важность для патогенности грибов.
Используя новый метод скрининга на основе биолюминесценции, исследователи выявили 30 химических соединений, ингибирующих ключевой ферментативный этап грибковой аутофагии. Самый перспективный кандидат, эбселен, уже известен своими противовоспалительными и нейропротекторными свойствами у людей и в опытах in vitro подавлял рост грибов эффективнее существующих фунгицидов.
"Ингибирование аутофагии значительно снижает патогенность нескольких разрушительных грибковых патогенов", — сказал старший автор Савитрамма Динкеш-Кумар. — "Наши результаты дают молекулярное понимание, которое поможет разработать следующее поколение противогрибковых соединений".
Новая мишень для фунгицидов
Аутофагия — важный процесс в клетках грибов, растений и животных, позволяющий перерабатывать клеточные компоненты и удалять токсичные продукты. Поскольку недавние исследования показали вовлечённость аутофагии в грибковую патогенность, учёные предположили, что её блокировка подавит инфекцию.
Они сосредоточились на одном ключевом этапе пути — расщеплении белка ATG8 ферментом ATG4. Для поиска ингибиторов этой реакции команда разработала тест, визуализирующий её блокировку. Была проверена способность 2700 различных химических соединений из библиотеки одобренных FDA препаратов ингибировать расщепление ATG8. Этот метод позволяет быстро тестировать большое количество веществ.
Всего было идентифицировано 30 соединений, ингибирующих расщепление, и 14 — усиливающих его. Для дальнейших испытаний выбрали самый эффективный ингибитор — эбселен.
Защита растений от патогенов
В экспериментах в чашках Петри эбселен предотвращал прорастание и рост грибов лучше, чем коммерческие препараты. Команда также показала, что эбселен предотвращает инфекции у ряда видов растений и обладает лечебным потенциалом: нанесение вещества на листья риса, уже заражённого пирикуляриозом, эффективно устраняло инфекцию.
"Мы считаем, что эбселен в первую очередь будет полезен для защиты растений от будущих инфекций, но он также может частично преодолеть существующие заражения, если его применить достаточно рано", — сказал Динкеш-Кумар.
Хотя предварительные тесты указывают, что эбселен специфично ингибирует аутофагию у грибов, необходимы дополнительные испытания для подтверждения его безопасности.
"Поскольку аутофагия высоко консервативна у разных организмов, включая человека, необходима дальнейшая работа по проверке перекрёстной реактивности препарата", — отметил учёный.
Исследователи также планируют использовать свой метод скрининга для проверки большего числа химических соединений на способность ингибировать аутофагию.
"Химическое пространство очень велико, некоторые библиотеки содержат более 50 000 соединений. Следующим шагом будет поиск дополнительных модуляторов аутофагии, которые могут помочь контролировать не только растительные, но и человеческие грибковые патогены".
Примечание (02.03.2024): Ссылка на публикацию обновлена.