WEST LAFAYETTE, Ind. - Исследователь из Университета Пердью обнаружил, что естественный растительный токсин может остановить вторжение грибов, настраивая систему производства белка гриба против самой себя. Результаты будут объявлены в понедельник (9 сентября) садоводством. Профессор Рэй Брессан на заседании Национальной академии наук Китая в Шанхае может привести к генетически модифицированным культурам, способным противостоять грибковым инфекциям.
«Растительный токсин заставляет грибковые клетки совершить самоубийство», - говорит Брессан. «Он работает, вызывая запрограммированную гибель клеток».
Запрограммированная гибель клеток, также называемая апоптозом, представляет собой процесс, который растения и животные используют во время развития и для защиты. Например, клетки в развивающемся шарике ткани кисти человеческого плода умирают в результате апоптоза, образуя промежутки между пальцами. Кроме того, если воздействие солнца повреждает ДНК клеток кожи человека, эти клетки часто убивают себя, чтобы не стать раковыми. Некоторые изучаемые многообещающие противораковые соединения вызывают апоптоз раковых клеток.
Осмотин, растительный токсин, с которым работал Брессан, является одним из нескольких химических веществ, которые растения производят для борьбы с грибковыми вторжениями. Чтобы увидеть, как действует осмотин, Брессан протестировал его против дрожжей.
Хотя дрожжи не являются патогенами растений, это грибок, с которым легко работать и который хорошо изучен. Кроме того, при взаимодействии с осмотином дрожжи действуют так же, как грибки, проникающие в растения.
Брессан добавил осмотин в культуру дрожжевых клеток, так же как растение естественным образом посылает соединение, чтобы отразить нападение грибка. Защитные белки в клеточных стенках дрожжей захватили и остановили некоторые молекулы осмотина, но не все. Некоторые прогрызли дыры в клеточных мембранах и заставили их протекать.
Эта часть механизма действия осмотина не была слишком неожиданной, потому что многие другие соединения, борющиеся с болезнями, действуют аналогичным образом на растения. Но осмотин делал больше, чем просто прогрызал дыры в мембранах.
Это также изменило механизм генерации белка грибковыми клетками, в результате чего грибок стал строить более слабые стенки, обнаружил Брессан. Осмотин говорил грибку разрушить его защиту и впустить больше осмотина, и грибок сделал это.
Другими словами, осмотин заставил грибковые клетки подвергнуться апоптозу, чтобы запрограммировать свою собственную смерть.
Используя генную инженерию, исследователи могут использовать эту информацию для усиления защиты растений, вызывающей апоптоз у грибов.
«Если это правда, то это дает нам возможность для создания более мощных противогрибковых соединений», - говорит Джон Дьювик, координатор исследований устойчивости к болезням в Департаменте защиты сельскохозяйственных культур компании Pioneer Hi-Bred International.«Мы могли бы найти белок или молекулу, которые справятся с этой задачей лучше, чем те, которые у нас есть сейчас».
И если исследователи смогут генетически модифицировать сельскохозяйственные культуры, чтобы они лучше противостояли грибкам, фермеры будут распылять меньше фунгицидов. Это сэкономит им деньги и уменьшит количество пестицидов в окружающей среде. По словам Роя Э. Джинджери, руководителя Национальной программы по болезням растений Службы сельскохозяйственных исследований США, болезни растений, многие из которых являются грибковыми, по-прежнему наносят ежегодный ущерб в размере более 9 миллиардов долларов США.
За свои исследования Брессан получил награду Herbert Newby McCoy от Purdue в 1999 году.
«Исследование Брессана является прекрасным примером выгоды, которую приносит открытие в фундаментальной науке», - говорит Рэнди Р. Вудсон, директор программ сельскохозяйственных исследований Purdue. «Это открытие привело его группу к разработке новых подходов к борьбе с болезнями растений. Открытия в этой области продолжат предоставлять фермерам новые технологии для борьбы с болезнями растений."