UC Riverside nematologi saa NIH-palkinnon loisten ja isäntäsolujen vuorovaikutusten tutkimisesta

UC Riverside nematologi saa NIH-palkinnon loisten ja isäntäsolujen vuorovaikutusten tutkimisesta

National Institutes of Health myönsi UC Riverside -nematologille Simon "Niels" Groenille 1,9 miljoonan dollarin erinomaisen tutkijan palkinnon tutkiakseen, kuinka loiset kehittyvät murtautumaan isäntänsä puolustuskyvyn läpi.

Sukulamatojen loiset tartuttavat ihmisiä, karjaa ja kasveja. Oivallus siitä, miksi tietyt madot voivat välttää isännän immuunipuolustuksen, voivat auttaa estämään tikittävän aikapommin: torjunta-aineiden ja antibioottien tehon heikkenemisen infektioita vastaan.

Bakteerien, sienten ja loisten vastustuskyky lääkkeitä ja torjunta-aineita vastaan ​​vaikeuttaa ja joskus mahdotonta hoitaa tavallisia infektioita, kuten ihmisten keuhkokuume ja tuberkuloosi, sekä kasvien tuholaistartunnat. Kansainväliset terveysviranomaiset varoittavat, että ilman kiireellisiä toimia olemme matkalla kohti tulevaisuutta, jossa pienet vammat ja infektiot voivat olla kohtalokkaita. Kasvi- ja eläintuotanto kohtaa myös lisääntyviä esteitä.

Kun sukkulamadot tartuttavat ihmisiä, eläimiä tai kasveja, ne alkavat ruiskuttaa proteiineja syljestään isäntäsoluihin tukahduttaakseen immuunivasteen. Nämä prosessit ovat melko samanlaisia ​​eri isännissä, minkä ansiosta voimme tutkia kasvien ja loismatojen välisiä yhteisevoluution asevarustelukilpailuja ja tehdä johtopäätöksiä matoinfektioiden kehityksestä ihmisissä.

Simon "Niels" Groen, nematologi UC Riversidesta

Seuraavien viiden vuoden aikana Groen käyttää varoja kahdessa osassa olevan tutkimuksen tekemiseen. Hankkeen ensimmäisessä osassa tutkitaan satoja tomaatti- ja riisikasveja, sekä maatiloilla että luonnossa kasvavia. Nämä eivät ole keinotekoisesti kasvatettuja kasveja immuniteetin saavuttamiseksi. Groen kuitenkin olettaa, että monet heistä ovat kehittäneet suojan tarttuvia sukkulamatoja vastaan.

"Nämä kasvit ovat luonnollinen laboratorio, jossa voimme yhdistää niiden geenit ja juurien kemialliset ominaisuudet niiden vastustuskykyyn matoinfektioita vastaan", Groen sanoi.

"Opimme molekyylimekanismeista, joilla kasvit puolustavat itseään. Tämä sisältää puolustuskemikaalien tuotannon, joista osaa voitaisiin käyttää uusina lääkkeinä tai antibiootteina ihmisille ja karjalle", Groen sanoi. "Voimme sitten jakaa nämä tiedot biolääketieteen tutkijoiden ja kasvinjalostajien kanssa."

Tämä hankkeen näkökohta auttaa myös lisäämään elintarviketurvaa erityisesti Afrikan ja Aasian osissa, joissa sukkulamadot ovat viljelijöiden ongelma. Maanpäällisiä tuhohyönteisiä on tutkittu paljon, mutta vähemmän on tutkittu maan alla, missä sukkulamatotartunnat vaikuttavat taloudellisesti tärkeisiin viljelykasveihin.

"Sukkulamatot ovat tuhoisin uhka soijapavuille. Riisissä ja tomaateissa sukkulamadot voivat aiheuttaa jopa 20 prosentin sadonmenetyksiä. Se tarkoittaa, että monet ihmiset jäävät ilman ruokaa", Groen sanoi.

Projektin toisessa osassa tutkimusryhmä käsittelee yhtälön sukkulamatojen puolta. "Kuinka ne kehittyvät murtamaan kasvien vastustuskykyä?" Groen kysyi.

Tomaatissa on geeni, Mi-1, joka tarkkailee kasvisolujen sisäpuolta tulevien hyökkäyksien varalta. Tavalla, jota ei vielä täysin ymmärretä, tämä geeni aistii jotain lähestyvästä sukkulamatoinfektiosta, joka laukaisee tehokkaan immuunivasteen.

Mi-1 löydettiin luonnonvaraisista tomaateista 1940-luvulla, ja sitä on sittemmin jalostettu Kalifornian tomaatinjalostuslaitoksissa sukkulamatojen poissa pitämiseksi. Groen selitti, että tämä jalostusjärjestelmä altistaa juurisolmukudokset valtavalle luonnolliselle valintapaineelle voittaakseen geenin aiheuttaman resistenssin.

Mutta yhä useammat viljelijät löytävät sukkulamatoja oletettavasti vastustuskykyisistä tomaattisadoistaan. "Emme ymmärrä, kuinka he mursivat vastustuksen. Onko olemassa yksi tapa tai useita tapoja, joilla he pystyivät tekemään tämän? Aiomme yrittää selvittää, kuinka monella tavalla on olemassa kissan nylkeminen sukkulamatojen näkökulmasta", Groen sanoi.

UC Extension -asiantuntijoiden ansiosta Groenin tiimi pystyy vertailemaan ennen resistenssin yleistymistä kerättyjen matojen geenejä sekä kasvin immuuniesteet ylittäneiden matojen geenejä.

Yksi hypoteesi on, että kun sukkulamato tunkeutuu kasviin, se käyttää sylkeään ruiskuttaakseen proteiineja, joilla on erilaiset kohteet isäntäsolussa. Kun Mi-1, joka kelluu solussa, kohtaa yhden näistä sukkulamatojen proteiineista, se laukaisee immuunivasteen, joka tappaa madon. Kuitenkin, kun mato lakkaa ruiskuttamasta tätä proteiinia, Mi-1 ei tiedä, että hyökkääjä on saapunut.

On olemassa reseptoriproteiineja, kuten Mi-1, jotka ovat kehittyneet samalla tavalla ihmisissä ja jotka tarkkailevat soluja tulevien hyökkäyksien varalta sekä muita molekyyliprosesseja, jotka ovat samankaltaisia ​​​​ihmisissä ja kasveissa. Eettisestä ja logistisesta näkökulmasta ihmisen infektioita tutkittaessa on kuitenkin järkevää aloittaa tämä tutkimus kasveista ja sukkulamatojasta.

"Madot ovat vain mallijärjestelmä, jolla tutkitaan resistenssin poistamista. Mutta ne voivat silti auttaa meitä löytämään uusia ratkaisuja torjunta-aine- ja antibioottiresistenssiin", Groen sanoi.

Lähteet: