UC Riverside nematolog modtager NIH-pris for at studere parasit-vært-interaktioner

UC Riverside nematolog modtager NIH-pris for at studere parasit-vært-interaktioner

For at studere, hvordan parasitter udvikler sig til at bryde igennem deres værters forsvar, tildelte National Institutes of Health UC Riverside nematolog Simon "Niels" Groen en $1,9 millioner Outstanding Investigator Award.

Rundormeparasitter inficerer mennesker, husdyr og afgrøder. Indsigt i, hvorfor visse orme kan unddrage sig værtens immunbeskyttelse, kan hjælpe med at forhindre en tikkende bombe: den faldende effektivitet af pesticider og antibiotika mod infektioner.

Bakteriers, svampes og parasitters resistens over for lægemidler og pesticider gør det sværere og nogle gange umuligt at behandle almindelige infektioner som lungebetændelse og tuberkulose hos mennesker samt skadedyrsangreb i afgrøder. Internationale sundhedsmyndigheder advarer om, at vi uden akut handling er på vej mod en fremtid, hvor mindre skader og infektioner kan være dødelige. Plante- og dyreproduktion vil også stå over for stigende forhindringer.

Når rundorme inficerer mennesker, dyr eller planter, begynder de at sprøjte proteiner fra deres spyt ind i værtsceller for at undertrykke immunresponset. Disse processer er ret ens på tværs af værter, hvilket giver os mulighed for at studere co-evolutionære våbenkapløb mellem planter og parasitære orme og drage konklusioner om udviklingen af ​​ormeinfektioner hos mennesker."

Simon "Niels" Groen, en nematolog ved UC Riverside

Over de næste fem år vil Groen bruge midlerne til at gennemføre en undersøgelse i to dele. Den første del af projektet vil studere hundredvis af tomat- og risplanter, både dem der dyrkes på gårde og dem der vokser i naturen. Disse er ikke planter, der er kunstigt opdrættet for at opnå immunitet. Groen antager dog, at mange af dem har udviklet forsvar mod smitsomme rundorme, også kendt som nematoder.

"Disse planter er et naturligt laboratorium, hvor vi kan forbinde deres gener og kemiske egenskaber af deres rødder til deres modstandsdygtighed over for ormeinfektioner," sagde Groen.

"Vi vil lære om de molekylære mekanismer, som planter forsvarer sig med. Dette inkluderer produktion af forsvarskemikalier, hvoraf nogle kan bruges som nye lægemidler eller antibiotika i mennesker og husdyr," sagde Groen. "Vi kan derefter dele disse oplysninger med biomedicinske forskere og planteavlere."

Dette aspekt af projektet vil også bidrage til at øge fødevaresikkerheden, især i dele af Afrika og Asien, hvor nematoder er et problem for landmænd. Der er forsket meget i overjordiske skadedyr, men der er forsket mindre under jorden, hvor nematodeinfektioner påvirker økonomisk vigtige afgrøder.

"Nematoder er den mest ødelæggende trussel mod sojabønner. I ris og tomater kan nematoder forårsage udbyttetab på op til 20%. Det er mange mennesker, der går uden mad," sagde Groen.

I anden del af projektet vil forskerholdet tage fat på nematodesiden af ​​ligningen. "Hvordan udvikler de sig for at bryde planternes modstand?" spurgte Groen.

I tomater er der et gen, Mi-1, der overvåger indersiden af ​​planteceller for indkommende angreb. På en måde, der endnu ikke er fuldt ud forstået, fornemmer dette gen noget om forestående nematodeinfektioner, der udløser et effektivt immunrespons.

Mi-1 blev opdaget i vilde tomater i 1940'erne og er siden blevet avlet i Californiens tomatforarbejdningsanlæg for at holde nematoder væk. Groen forklarede, at denne avlsordning udsætter rodknolde-nematoder for et enormt naturligt udvælgelsespres for at overvinde den resistens, som genet giver.

Men flere og flere landmænd finder nematoder i deres formodet resistente tomatafgrøder. "Vi forstår ikke, hvordan de brød modstanden. Er der én måde eller flere måder, de var i stand til at gøre dette på? Vi vil forsøge at finde ud af, hvor mange måder der er at flå en kat fra en nematodes perspektiv," sagde Groen.

Takket være UC Extension-specialister vil Groens team være i stand til at sammenligne generne fra orme indsamlet før resistens blev mere almindelig, såvel som generne fra orme, der formåede at overvinde plantens immunbarrierer.

En hypotese er, at når nematoden trænger ind i planten, bruger den sit spyt til at injicere proteiner, der har forskellige mål i værtscellen. Når Mi-1, som flyder rundt i cellen, støder på et af disse nematodeproteiner, udløser det et immunrespons, der dræber ormen. Men når ormen holder op med at injicere dette protein, ved Mi-1 ikke, at angriberen er ankommet.

Der er receptorproteiner såsom Mi-1, der har udviklet sig på samme måde i mennesker og overvåger celler for indkommende angreb, såvel som yderligere molekylære processer, der ligner hinanden i mennesker og planter. Men fra et etisk og logistisk perspektiv, når man studerer menneskelige infektioner, giver det mening at begynde denne forskning med planter og nematoder.

"Ormene er blot et modelsystem til at studere eliminering af resistens. Men de kan stadig hjælpe os med at finde nye løsninger på pesticid- og antibiotikaresistens," sagde Groen.

Kilder: