Нематологът от UC Riverside получава награда на NIH за изучаване на взаимодействията паразит-гостоприемник

Нематологът от UC Riverside получава награда на NIH за изучаване на взаимодействията паразит-гостоприемник

За да проучи как паразитите се развиват, за да пробият защитата на своите гостоприемници, Националният институт по здравеопазване награди нематологът от UC Riverside Саймън „Нилс“ Гроен с награда за изключителен изследовател от 1,9 милиона долара.

Паразитите с кръгли червеи заразяват хората, добитъка и посевите. Прозренията защо някои червеи могат да избегнат имунната защита на гостоприемника могат да помогнат за предотвратяване на бомба със закъснител: намаляващата ефективност на пестицидите и антибиотиците срещу инфекции.

Резистентността на бактериите, гъбичките и паразитите към лекарства и пестициди прави по-трудно и понякога невъзможно лечението на често срещани инфекции като пневмония и туберкулоза при хората, както и нашествия на вредители по културите. Международните здравни власти предупреждават, че без спешни действия се насочваме към бъдеще, в което леките наранявания и инфекции могат да бъдат фатални. Производството на растения и животни също ще бъде изправено пред нарастващи препятствия.

Когато кръглите червеи заразяват хора, животни или растения, те започват да инжектират протеини от слюнката си в клетките на гостоприемника, за да потиснат имунния отговор. Тези процеси са доста сходни при различните гостоприемници, което ни позволява да изучаваме коеволюционните надпревари във въоръжаването между растенията и паразитните червеи и да правим изводи за еволюцията на инфекциите с червеи при хората.

Саймън „Нилс“ Гроен, нематолог в UC Riverside

През следващите пет години Groen ще използва средствата, за да проведе проучване в две части. Първата част на проекта ще изследва стотици домати и оризови растения, както тези, които се отглеждат във ферми, така и тези, които растат в дивата природа. Това не са растения, изкуствено отгледани за постигане на имунитет. Гроен обаче допуска, че много от тях са развили защита срещу инфекциозни кръгли червеи, известни също като нематоди.

„Тези растения са естествена лаборатория, в която можем да свържем техните гени и химичните свойства на корените им с устойчивостта им към инфекции с червеи“, каза Гроен.

"Ще научим за молекулярните механизми, чрез които растенията се защитават. Това включва производството на защитни химикали, някои от които могат да се използват като нови лекарства или антибиотици при хора и добитък", каза Гроен. „След това можем да споделим тази информация с биомедицински изследователи и селекционери на растения.“

Този аспект на проекта също така ще помогне за повишаване на продоволствената сигурност, особено в части от Африка и Азия, където нематодите са проблем за фермерите. Извършени са много изследвания върху надземните насекоми вредители, но по-малко изследвания са проведени под земята, където инфекциите с нематоди засягат икономически важни култури.

"Нематодите са най-опустошителната заплаха за соята. При ориза и доматите нематодите могат да причинят загуби на добив до 20%. Това е много хора, които остават без храна", каза Гроен.

Във втората част на проекта изследователският екип ще разгледа нематодната страна на уравнението. „Как се развиват, за да сломят устойчивостта на растенията?“ — попита Гроен.

В доматите има ген, Mi-1, който следи вътрешността на растителните клетки за входящи атаки. По начин, който все още не е напълно разбран, този ген усеща нещо за предстоящи инфекции с нематоди, което предизвиква ефективен имунен отговор.

Ми-1 е открит в диви домати през 40-те години на миналия век и оттогава се отглежда в заводи за преработка на домати в Калифорния, за да се пазят от нематоди. Гроен обясни, че тази схема на размножаване подлага нематодите с коренови възли на огромен натиск от естествена селекция, за да преодолеят резистентността, предоставена от гена.

Но все повече и повече фермери откриват нематоди в своите предполагаемо устойчиви доматени култури. „Не разбираме как са сломили съпротивата. Има ли един начин или няколко начина, по които са успели да направят това? Ще се опитаме да разберем колко начина има да одреш котка от гледна точка на нематода“, каза Гроен.

Благодарение на специалистите от UC Extension, екипът на Groen ще може да сравни гените на червеите, събрани преди резистентността да стане по-често срещана, както и гените на червеите, които са успели да преодолеят имунните бариери на растението.

Една хипотеза е, че когато нематодът проникне в растението, той използва слюнката си, за да инжектира протеини, които имат различни цели в клетката гостоприемник. Когато Mi-1, който се носи в клетката, срещне един от тези протеини на нематоди, той предизвиква имунен отговор, който убива червея. Когато обаче червеят спре да инжектира този протеин, Ми-1 не знае, че нашественикът е пристигнал.

Има рецепторни протеини като Mi-1, които са еволюирали по подобен начин при хората и наблюдават клетките за входящи атаки, както и допълнителни молекулярни процеси, които са подобни един на друг при хора и растения. Въпреки това, от етична и логистична гледна точка, когато се изучават човешки инфекции, има смисъл това изследване да започне с растения и нематоди.

"Червеите са само моделна система за изследване на елиминирането на резистентността. Но те все още могат да ни помогнат да намерим нови решения за резистентността към пестициди и антибиотици", каза Гроен.

източници: