Istraživači sa Kalifornijskog univerziteta u Dejvisu identifikovali su novi obećavajući fungicid za borbu protiv razornih bolesti useva. Hemikalija, ebselen, sprečila je gljivične infekcije kod jabuka, grožđa, jagoda, paradajza i ruža i poboljšala simptome već postojeće gljivične infekcije u pirinču.
Gljivični patogeni čine skoro četvrtinu globalnih gubitaka useva. U Sjedinjenim Državama ovi gubici iznose oko 150 milijardi dolara godišnje. Međutim, razvoj fungicida je bio spor u poslednjih 50 godina, uglavnom zato što su istraživači imali poteškoća da identifikuju molekularne puteve za ciljanje.
U novoj studiji objavljenoj 29. februara u Nature Communications, istraživači UC Davis identifikovali su kandidate za fungicide koji ciljaju na autofagiju, proces ćelijske reciklaže za koji se nedavno pokazalo da je neophodan za patogenost gljivica.
Koristeći novu metodu skrininga zasnovanu na bioluminiscenciji, istraživači su identifikovali 30 hemikalija koje inhibiraju ključni enzimski korak u autofagiji gljivica. Pokazalo se da kandidat koji najviše obećava, ebselen, ima antiinflamatorna i neuroprotektivna svojstva kod ljudi i bio je efikasniji u sprečavanju in vitro rasta gljivica od trenutno dostupnih fungicida.
„Inhibiranje autofagije značajno smanjuje patogenost nekoliko razornih gljivičnih patogena“, rekla je viši autor Savithramma Dinesh-Kumar, profesor i predsedavajući Odeljenja za biologiju biljaka. „Naši nalazi pružaju molekularne uvide koji će pomoći u razvoju sledeće generacije antifungalnih jedinjenja.“
Autofagija je suštinski proces u gljivama, biljkama i životinjskim ćelijama koji im omogućava da recikliraju ćelijske komponente i uklone toksične otpadne proizvode. Pošto su nedavne studije pokazale da je autofagija uključena u gljivičnu patogenost, istraživači su pretpostavili da bi blokiranje autofagije inhibiralo gljivičnu infekciju. Oni su krenuli da identifikuju hemikalije koje inhibiraju autofagiju u gljivama, fokusirajući se na jedan ključni korak na putu – cepanje proteina ATG8 od strane enzima ATG4.
Da bi identifikovali hemikalije koje inhibiraju ovu reakciju, tim je razvio test koji im je omogućio da vizualizuju kada se reakcija dogodila i kada je blokirana. Zatim su testirali sposobnost gljivica da enzimski cepaju ATG8 u prisustvu 2.700 različitih hemikalija iz biblioteke jedinjenja koje je odobrila FDA. Ova metoda ima prednosti u odnosu na druge metode skrininga u tome što omogućava da se veliki broj hemikalija testira veoma brzo.
Sveukupno, istraživači su identifikovali 30 hemijskih jedinjenja koja su inhibirala cepanje i 14 jedinjenja koja su pojačala cepanje. Odabrali su najefikasniji inhibitor, ebselen, za dalje testiranje.
U eksperimentima u petrijevoj posudi, ebselen je sprečio klijanje i rast gljivica bolje od lekova koji su trenutno na tržištu, rekao je Dineš-Kumar. Tim je takođe pokazao da je ebselen sprečio gljivične infekcije u nizu biljnih vrsta dok je pokazao kurativni potencijal: kada su istraživači primenili hemikaliju na listove biljaka pirinča koje su prethodno bile zaražene gljivicama pirinča, on je efikasno eliminisao infekciju.
„Mislimo da će ebselen prvenstveno biti koristan za zaštitu biljaka od budućih infekcija, ali takođe može delimično da prevaziđe postojeće infekcije ako se koristi dovoljno rano“, rekao je Dineš-Kumar.
Iako preliminarno testiranje tima ukazuje da ebselen specifično inhibira autofagiju u gljivama, potrebno je više testiranja kako bi se osigurala njegova sigurnost.
„Pošto je autofagija visoko očuvana u različitim organizmima, uključujući ljude, potrebno je više posla da se testira unakrsna reaktivnost leka“, rekao je Dinesh-Kumar.
Istraživači sa UC Davis takođe planiraju da koriste svoj metod skrininga da testiraju još više hemikalija na njihovu sposobnost da inhibiraju autofagiju.
„Hemijski prostor je veoma veliki, a neke hemijske biblioteke imaju više od 50.000 jedinjenja“, rekla je Dineš-Kumar. „Sledeći korak će biti ispitivanje dodatnih modulatora autofagije koji bi mogli pomoći u kontroli ne samo biljnih gljivičnih patogena, već i ljudskih gljivičnih patogena.“
