Nematolog s UC Riversidea dobiva nagradu NIH-a za proučavanje interakcija između parazita i domaćina

Nematolog s UC Riversidea dobiva nagradu NIH-a za proučavanje interakcija između parazita i domaćina

Kako bi proučili kako paraziti evoluiraju da probiju obranu svojih domaćina, Nacionalni instituti za zdravlje dodijelili su nematologu Simonu "Nielsu" Groenu s UC Riverside nagradu za izvanrednog istraživača u iznosu od 1,9 milijuna dolara.

Valjkasti paraziti zaraze ljude, stoku i usjeve. Uvid u to zašto određeni crvi mogu izbjeći imunološku zaštitu domaćina mogao bi pomoći u sprječavanju tempirane bombe: sve manja učinkovitost pesticida i antibiotika protiv infekcija.

Otpornost bakterija, gljivica i parazita na lijekove i pesticide otežava, a ponekad i onemogućuje liječenje uobičajenih infekcija kao što su upala pluća i tuberkuloza kod ljudi, kao i najezde štetočina u usjevima. Međunarodne zdravstvene vlasti upozoravaju da bez hitne akcije idemo prema budućnosti u kojoj manje ozljede i infekcije mogu biti fatalne. Proizvodnja biljaka i životinja također će se suočiti sa sve većim preprekama.

Kada valjkasti crvi inficiraju ljude, životinje ili biljke, počinju ubrizgavati proteine ​​iz svoje sline u stanice domaćina kako bi potisnuli imunološki odgovor. Ti su procesi prilično slični među domaćinima, što nam omogućuje proučavanje koevolucijskih utrka u naoružanju između biljaka i parazitskih crva i izvlačenje zaključaka o evoluciji infekcija crvima kod ljudi.”

Simon “Niels” Groen, nematolog na UC Riverside

Tijekom sljedećih pet godina Groen će koristiti sredstva za provođenje studije u dva dijela. U prvom dijelu projekta proučavat će se stotine biljaka rajčice i riže, kako onih koje rastu na farmama tako i onih koje rastu u divljini. To nisu biljke koje su umjetno uzgojene radi postizanja imuniteta. Međutim, Groen pretpostavlja da su mnogi od njih razvili obranu protiv zaraznih valjkastih crva, također poznatih kao nematode.

"Ove su biljke prirodni laboratorij u kojem možemo povezati njihove gene i kemijska svojstva njihovih korijena s njihovom otpornošću na infekcije crvima", rekao je Groen.

"Učit ćemo o molekularnim mehanizmima kojima se biljke brane. To uključuje proizvodnju obrambenih kemikalija, od kojih bi se neke mogle koristiti kao novi lijekovi ili antibiotici kod ljudi i stoke", rekao je Groen. "Tada možemo podijeliti te informacije s biomedicinskim istraživačima i uzgajivačima biljaka."

Ovaj aspekt projekta također će pomoći u povećanju sigurnosti hrane, posebno u dijelovima Afrike i Azije gdje su nematode problem za poljoprivrednike. Provedeno je mnogo istraživanja nadzemnih insekata, no manje je istraživanja provedeno ispod zemlje, gdje infekcije nematodama utječu na ekonomski važne usjeve.

"Nematode su najrazornija prijetnja soji. Kod riže i rajčice, nematode mogu uzrokovati gubitke prinosa do 20%. To je mnogo ljudi koji ostaju bez hrane", rekao je Groen.

U drugom dijelu projekta istraživački tim bavit će se nematodnom stranom jednadžbe. "Kako se razvijaju da slome otpornost biljaka?" upita Groen.

U rajčicama postoji gen, Mi-1, koji nadzire unutrašnjost biljnih stanica za nadolazeće napade. Na način koji još nije u potpunosti shvaćen, ovaj gen osjeća nešto o nadolazećim infekcijama nematodama što pokreće učinkovit imunološki odgovor.

Mi-1 je otkriven u divljim rajčicama 1940-ih i od tada se uzgaja u kalifornijskim pogonima za preradu rajčica kako bi se spriječile nematode. Groen je objasnio da ova shema uzgoja podvrgava nematode korijenske kvrže ogromnom pritisku prirodne selekcije kako bi se prevladala otpornost koju daje gen.

Ali sve više poljoprivrednika pronalazi nematode u svojim navodno otpornim usjevima rajčice. "Ne razumijemo kako su slomili otpor. Postoji li jedan način ili više načina na koji su to uspjeli učiniti? Pokušat ćemo otkriti koliko načina postoji da se odere mačka iz perspektive nematode", rekao je Groen.

Zahvaljujući stručnjacima UC Extensiona, Groenov će tim moći usporediti gene crva prikupljene prije nego što je otpornost postala češća, kao i gene crva koji su uspjeli prevladati imunološke barijere biljke.

Jedna je hipoteza da kada nematoda prodre u biljku, koristi svoju slinu za ubrizgavanje proteina koji imaju različite mete u stanici domaćinu. Kada Mi-1, koji lebdi u stanici, naiđe na jedan od ovih proteina nematode, pokreće imunološki odgovor koji ubija crva. Međutim, kada crv prestane ubrizgavati ovaj protein, Mi-1 ne zna da je napadač stigao.

Postoje receptorski proteini kao što je Mi-1 koji su evoluirali na sličan način kod ljudi i prate stanice za nadolazeće napade, kao i dodatni molekularni procesi koji su slični jedni drugima kod ljudi i biljaka. Međutim, iz etičke i logističke perspektive kada se proučavaju ljudske infekcije, ima smisla započeti ovo istraživanje s biljkama i nematodama.

"Crvi su samo model sustava za proučavanje eliminacije otpornosti. Ali oni nam ipak mogu pomoći u pronalaženju novih rješenja za otpornost na pesticide i antibiotike", rekao je Groen.

Izvori: