UC Riverside'i nematoloog saab NIH auhinna parasiitide ja peremeesorganismide interaktsioonide uurimise eest

UC Riverside'i nematoloog saab NIH auhinna parasiitide ja peremeesorganismide interaktsioonide uurimise eest

Et uurida, kuidas parasiidid arenevad, et murda läbi oma peremeeste kaitsemehhanismid, andsid riiklikud tervishoiuasutused UC Riverside'i nematoloogi Simon "Niels" Groenile 1,9 miljoni dollari suuruse väljapaistva uurija auhinna.

Ümarusside parasiidid nakatavad inimesi, kariloomi ja põllukultuure. Teadmised selle kohta, miks teatud ussid võivad peremeesorganismi immuunkaitsest kõrvale hiilida, võivad aidata ära hoida tiksuvat viitsütikuga pommi: pestitsiidide ja antibiootikumide tõhususe vähenemist nakkuste vastu.

Bakterite, seente ja parasiitide resistentsus ravimite ja pestitsiidide suhtes muudab raskemaks ja mõnikord võimatuks selliste tavaliste nakkuste, nagu kopsupõletik ja tuberkuloos inimestel, samuti põllukultuuride kahjurite infestatsiooni ravi. Rahvusvahelised tervishoiuasutused hoiatavad, et ilma kiireloomuliste meetmeteta liigume tuleviku poole, kus väikesed vigastused ja infektsioonid võivad lõppeda surmaga. Ka taime- ja loomakasvatus seisab silmitsi järjest suuremate takistustega.

Kui ümarussid nakatavad inimesi, loomi või taimi, hakkavad nad immuunvastuse pärssimiseks oma süljest valke peremeesrakkudesse süstima. Need protsessid on peremeesorganismides üsna sarnased, võimaldades meil uurida taimede ja parasiitide usside vahelisi võidurelvastumist ja teha järeldusi ussidega nakatumise arengu kohta inimestel.

Simon "Niels" Groen, UC Riverside'i nematoloog

Järgmise viie aasta jooksul kasutab Groen vahendeid kaheosalise uuringu läbiviimiseks. Projekti esimeses osas uuritakse sadu tomati- ja riisitaimi, nii farmides kui ka looduses kasvavaid. Need ei ole immuunsuse saavutamiseks kunstlikult aretatud taimed. Siiski oletab Groen, et paljudel neist on välja töötatud kaitsemehhanismid nakkuslike ümarusside, mida tuntakse ka nematoodidena, vastu.

"Need taimed on looduslik labor, kus saame siduda nende geenid ja juurte keemilised omadused nende resistentsusega ussidega nakatumise vastu," ütles Groen.

"Me õpime tundma molekulaarseid mehhanisme, mille abil taimed end kaitsevad. See hõlmab kaitsekemikaalide tootmist, millest mõnda saaks kasutada uudsete ravimite või antibiootikumidena inimestel ja kariloomadel," ütles Groen. "Seejärel saame seda teavet jagada biomeditsiini teadlaste ja taimekasvatajatega."

See projekti aspekt aitab suurendada ka toiduga kindlustatust, eriti Aafrika ja Aasia osades, kus nematoodid on põllumeeste jaoks probleemiks. Palju on uuritud maapealseid kahjurputukaid, kuid vähem on uuritud maa all, kus nematoodinakkused mõjutavad majanduslikult olulisi põllukultuure.

"Kõige laastavam oht ​​sojaubadele on nematoodid. Riisis ja tomatis võivad nematoodid põhjustada kuni 20% saagikadu. See tähendab, et paljud inimesed jäävad ilma toiduta," ütles Groen.

Projekti teises osas käsitleb uurimisrühm võrrandi nematoodide poolt. "Kuidas nad arenevad, et murda taimede vastupanu?" küsis Groen.

Tomatites on geen Mi-1, mis jälgib taimerakkude sisemust sissetulevate rünnakute suhtes. See geen tajub eelseisvate nematoodinakkuste kohta midagi, mida pole veel täielikult mõistetud, mis käivitab tõhusa immuunvastuse.

Mi-1 avastati metsikutes tomatites 1940. aastatel ja sellest ajast alates on seda aretatud California tomatitöötlemistehastes, et hoida eemal nematoodidest. Groen selgitas, et see aretusskeem allutab juuresõlme nematoodid tohutule loodusliku valiku survele, et ületada geeni poolt tekitatud resistentsus.

Kuid üha rohkem põllumehi leiab oma väidetavalt vastupidavatest tomatikultuuridest nematoodid. "Me ei saa aru, kuidas nad murdsid vastupanu. Kas neil on üks või mitu võimalust seda teha? Proovime välja selgitada, kui palju on võimalik kassi nahka nülgida nematoodide vaatenurgast," ütles Groen.

Tänu UC Extensioni spetsialistidele saab Groeni meeskond võrrelda usside geene, mis koguti enne resistentsuse levikut, aga ka usside geene, kellel õnnestus ületada taime immuunbarjäärid.

Üks hüpotees on, et kui nematood taime tungib, kasutab ta sülge, et süstida valke, millel on peremeesrakus erinevad sihtmärgid. Kui rakus hõljuv Mi-1 kohtab ühte neist nematoodivalkudest, käivitab see immuunvastuse, mis tapab ussi. Kui aga uss selle valgu süstimise lõpetab, ei tea Mi-1, et sissetungija on saabunud.

On retseptorvalke, nagu Mi-1, mis on inimestel sarnaselt arenenud ja jälgivad rakke saabuvate rünnakute suhtes, aga ka täiendavaid molekulaarseid protsesse, mis on inimestel ja taimedes sarnased. Inimeste nakkuste uurimisel on aga eetilisest ja logistilisest vaatenurgast mõistlik alustada seda uurimistööd taimede ja nematoodidega.

"Ussid on vaid näidissüsteem resistentsuse kõrvaldamise uurimiseks. Kuid need võivad siiski aidata meil leida uusi lahendusi pestitsiidide ja antibiootikumide resistentsusele," ütles Groen.

Allikad: