محققان دانشگاه کالیفرنیا، دیویس، یک قارچ کش جدید امیدوارکننده برای مبارزه با بیماری های ویرانگر محصولات کشاورزی را شناسایی کردند. ماده شیمیایی ebselen از عفونت قارچی در سیب، انگور، توت فرنگی، گوجه فرنگی و گل رز جلوگیری کرد و علائم عفونت قارچی از قبل موجود در برنج را بهبود بخشید.
پاتوژن های قارچی تقریباً یک چهارم از تلفات جهانی محصولات را تشکیل می دهند. در ایالات متحده، این خسارات به حدود 150 میلیارد دلار در سال می رسد. با این حال، توسعه قارچ کش در 50 سال گذشته کند بوده است، عمدتا به این دلیل که محققان در شناسایی مسیرهای مولکولی برای هدف گیری مشکل داشته اند. در مطالعه جدیدی که در 29 فوریه در Nature Communications منتشر شد، محققان دانشگاه کالیفرنیا کاندیدای قارچ کش هایی را شناسایی کردند که اتوفاژی را هدف قرار می دهند، فرآیند بازیافت سلولی که اخیراً برای بیماری زایی قارچ ضروری است.
محققان با استفاده از یک روش غربالگری جدید بر اساس بیولومینسانس، 30 ماده شیمیایی را شناسایی کردند که یک مرحله آنزیمی کلیدی در اتوفاژی قارچی را مهار می کند. نشان داده شده است که امیدبخش ترین نامزد، ebselen، دارای خواص ضد التهابی و محافظت کننده عصبی در انسان است و نسبت به قارچ کش های موجود در حال حاضر در جلوگیری از رشد قارچ در شرایط آزمایشگاهی موثرتر است.
Savithramma Dinesh-Kumar، نویسنده ارشد، استاد و رئیس دپارتمان زیست شناسی گیاهی، می گوید: «ممانعت از اتوفاژی به طور قابل توجهی باعث کاهش بیماری زایی چندین پاتوژن مخرب قارچی می شود. یافته‌های ما بینش‌های مولکولی را ارائه می‌کند که به توسعه نسل بعدی ترکیبات ضد قارچی کمک می‌کند.»
یک هدف جدید قارچ کش
اتوفاژی یک فرآیند ضروری در سلول‌های قارچ‌ها، گیاهان و حیوانات است که آنها را قادر می‌سازد تا اجزای سلولی را بازیافت کنند و مواد زائد سمی را حذف کنند. از آنجایی که مطالعات اخیر نشان داده است که اتوفاژی در بیماریزایی قارچ نقش دارد، محققان این فرضیه را مطرح کردند که مسدود کردن اتوفاژی از عفونت قارچی جلوگیری می کند. آنها بر آن شدند تا مواد شیمیایی را که مانع اتوفاژی در قارچ ها می شوند، شناسایی کنند و بر یک مرحله کلیدی در مسیر تمرکز کنند – برش پروتئین ATG8 توسط آنزیم ATG4.
برای شناسایی مواد شیمیایی که این واکنش را مهار می‌کنند، تیم آزمایشی را توسعه دادند که به آنها اجازه می‌داد زمان وقوع واکنش و زمان مسدود شدن آن را تجسم کنند. سپس، آن ها توانایی قارچ را در جداسازی آنزیمی ATG8 در حضور 2700 ماده شیمیایی مختلف از کتابخانه ای از ترکیبات مورد تایید FDA آزمایش کردند. این روش نسبت به سایر روش‌های غربالگری مزایایی دارد، زیرا امکان آزمایش بسیار سریع تعداد زیادی از مواد شیمیایی را می‌دهد.
در مجموع، محققان 30 ترکیب شیمیایی را شناسایی کردند که برش را مهار می‌کنند و 14 ترکیب را که برش را افزایش می‌دهند. آنها موثرترین مهارکننده، ebselen را برای آزمایش بیشتر انتخاب کردند.
محافظت از گیاهان در برابر پاتوژن های قارچی
دینش کومار گفت: در آزمایشات پتری دیش، ebselen از جوانه زدن و رشد قارچ بهتر از داروهایی که در حال حاضر در بازار هستند، جلوگیری کرد. این تیم همچنین نشان داد که ebselen از عفونت‌های قارچی در طیف وسیعی از گونه‌های گیاهی جلوگیری می‌کند و در عین حال پتانسیل درمانی را نشان می‌دهد: زمانی که محققان این ماده شیمیایی را روی برگ‌های گیاهان برنج که قبلاً با قارچ بلاست برنج آلوده بودند، استفاده کردند، به طور موثر عفونت را از بین برد.
دینش کومار گفت: “ما فکر می کنیم ebselen در درجه اول برای محافظت از گیاهان در برابر عفونت های آینده مفید خواهد بود، اما می تواند تا حدی بر عفونت های موجود نیز غلبه کند اگر به اندازه کافی زود استفاده شود.”
اگرچه آزمایش اولیه تیم نشان می دهد که ebselen به طور خاص از اتوفاژی در قارچ ها جلوگیری می کند، اما برای اطمینان از ایمنی آن به آزمایش های بیشتری نیاز است.
دینش-کومار گفت: «از آنجایی که اتوفاژی در ارگانیسم‌های مختلف از جمله انسان بسیار محافظت می‌شود، باید کارهای بیشتری برای آزمایش واکنش متقاطع دارو انجام شود.»
محققان دانشگاه کالیفرنیا دیویس همچنین قصد دارند از روش غربالگری خود برای آزمایش مواد شیمیایی حتی بیشتر برای توانایی آنها در مهار اتوفاژی استفاده کنند.
دینش کومار گفت: فضای شیمیایی بسیار بزرگ است و برخی از کتابخانه های شیمیایی بیش از 50000 ترکیب دارند. گام بعدی غربالگری برای تعدیل‌کننده‌های اتوفاژی اضافی است که ممکن است به کنترل نه تنها پاتوژن‌های قارچی گیاهی، بلکه همچنین پاتوژن‌های قارچی انسان کمک کند.
نویسندگان اضافی در این مطالعه عبارتند از: تاتیانا وی. روبتسوا، سلین کیسیس، دن کلیبنشتاین و ریچارد ام. Jongchan Woo، Seungmee Jung و Eunsook Park، دانشگاه وایومینگ، Laramie; مارتین بی دیکمن، هونگونگ ژانگ و یورونگ لی، دانشگاه تگزاس A & M. کیونگ-نام کیم، دانشگاه سجونگ، کره؛ و Seongbeom Kim، Hyunjung Chung، Yong-Hwan Lee و Doil Choi، دانشگاه ملی سئول، کره.
منبع: ucdavis.edu