Противораковые препараты помогают растениям бороться с болезнями
Препараты для борьбы с раком у людей также могут помочь растениям противостоять заболеваниям. Это открытие, сделанное двумя фитопатологами из Университета штата Вашингтон (WSU), может помочь учёным разработать новые пути защиты растений от инфекций, как сообщается в статье в журнале Frontiers in Plant Science.
Ли Хэдвигер и Киваму Танака из Департамента фитопатологии WSU использовали противораковые препараты, которые изменяют ДНК раковых клеток, чтобы замедлить или остановить их рост при высоких концентрациях у людей. Однако при низких концентрациях в растениях эти препараты влияют на ДНК клетки, активируя гены, используемые для защиты от патогенов.
Исследователи применили широкий спектр ДНК-специфичных препаратов, включая актиномицин D (дактиномицин), к ткани гороха. Результаты применения, как правило, были двух типов, с разными механизмами действия.
- Растения начали производить более высокие уровни антимикробного вещества под названием пизатин — известного маркера, показывающего, что защитная система растения включается.
- Затем учёные подвергли обработанные растения грибковым инфекциям. Обработанные растения остановили инфекцию в течение нескольких часов.
Хэдвигер и Танака не предполагают использовать противораковые препараты на сельскохозяйственных культурах, но это открытие помогает глубже понять, как химические вещества взаимодействуют с ДНК растений.
«Мы использовали эти препараты как инструмент, чтобы понять, как растения защищаются от патогенов», — сказал Хэдвигер. — «Теперь мы понимаем, как можно активировать эти защитные гены, и используем эти знания для разработки устойчивости к болезням против грибковых инфекций и других патогенов».
Необычное начало исследования
Исследование началось не с цели увидеть, что произойдёт при применении противораковых препаратов к растениям.
«Нам нужен был инструмент, чтобы остановить процесс роста у растений, и мы знали, что актиномицин D делает это», — сказал Хэдвигер. — «Мы думали, что сделали что-то не так, потому что это вообще не сработало».
Затем они использовали препарат в гораздо меньших концентрациях на растениях гороха, чем те, что применяются для борьбы с раком.
«В конце концов мы выяснили, что происходит с разными реакциями, основанными на высоких и низких концентрациях», — сказал Хэдвигер.
Сходство ДНК
Гены растений и животных активируются сходным образом, поэтому учёные предположили, что препарат будет действовать на растения так же, как и на людей. Но ДНК не распознаёт препарат как противораковое лекарство — это просто что-то новое, изменяющее её структуру.
Растения распознают химию любого соединения, с которым взаимодействуют. Вот почему одни и те же соединения действуют и на растения, и на животных.
«Клетки распознают только химию, направленную на них», — сказал Хэдвигер. — «Мы не ожидали, что противораковые препараты помогут растениям бороться с патогенами. Но как только мы поняли взаимодействие, всё встало на свои места».
Танака отметил, что, хотя никто не ожидает применения химиотерапевтических препаратов на сельскохозяйственных культурах, это открытие окажет влияние.
«В фундаментальных исследованиях, когда вы действительно понимаете работу или механизмы чего-либо, вы сможете применить это в реальном мире», — сказал Танака. — «Мы считаем, что это окажет важное влияние на производителей и поможет лучше бороться с патогенами в ближайшем будущем».