UC Riverside nematologs saņem NIH balvu par parazītu un saimnieku mijiedarbības izpēti

UC Riverside nematologs saņem NIH balvu par parazītu un saimnieku mijiedarbības izpēti

Lai izpētītu, kā parazīti attīstās, lai izjauktu savu saimnieku aizsardzību, Nacionālie veselības institūti piešķīra UC Riversaidas nematologam Saimonam "Nielsam" Groenam 1,9 miljonu ASV dolāru izcilā pētnieka balvu.

Apaļtārpu parazīti inficē cilvēkus, mājlopus un labību. Ieskats par to, kāpēc daži tārpi var izvairīties no saimnieka imūnās aizsardzības, varētu palīdzēt novērst tikšķu bumbu ar laika degli: pesticīdu un antibiotiku efektivitātes samazināšanos pret infekcijām.

Baktēriju, sēnīšu un parazītu rezistence pret zālēm un pesticīdiem apgrūtina un dažreiz pat neiespējamu tādu izplatītu infekciju kā cilvēku pneimonijas un tuberkulozes, kā arī augu kaitēkļu invāzijas ārstēšanu. Starptautiskās veselības aizsardzības iestādes brīdina, ka bez steidzamas rīcības mēs virzāmies uz nākotni, kurā nelielas traumas un infekcijas var būt letālas. Augu un dzīvnieku audzēšana arī saskarsies ar arvien lielākiem šķēršļiem.

Kad apaļtārpi inficē cilvēkus, dzīvniekus vai augus, tie sāk injicēt olbaltumvielas no siekalām saimniekšūnās, lai nomāktu imūnreakciju. Šie procesi ir diezgan līdzīgi starp saimniekiem, ļaujot mums izpētīt koevolūcijas bruņošanās sacensības starp augiem un parazītiskajiem tārpiem un izdarīt secinājumus par tārpu infekciju attīstību cilvēkiem.

Saimons “Nīls” Grīns, UC Riversaidas nematologs

Nākamo piecu gadu laikā Groens izmantos līdzekļus, lai veiktu pētījumu divās daļās. Projekta pirmajā daļā tiks pētīti simtiem tomātu un rīsu stādu gan saimniecībās, gan savvaļā. Tie nav augi, kas mākslīgi audzēti imunitātes iegūšanai. Tomēr Grīns pieņem, ka daudziem no viņiem ir izveidojusies aizsardzība pret infekcioziem apaļtārpiem, kas pazīstami arī kā nematodes.

"Šie augi ir dabiska laboratorija, kurā mēs varam saistīt to gēnus un to sakņu ķīmiskās īpašības ar to izturību pret tārpu infekcijām," sacīja Groens.

"Mēs uzzināsim par molekulārajiem mehānismiem, ar kuriem augi sevi aizsargā. Tas ietver aizsardzības ķimikāliju ražošanu, no kurām dažas varētu izmantot kā jaunas zāles vai antibiotikas cilvēkiem un mājlopiem," sacīja Groens. "Pēc tam mēs varam dalīties ar šo informāciju ar biomedicīnas pētniekiem un augu audzētājiem."

Šis projekta aspekts arī palīdzēs palielināt nodrošinātību ar pārtiku, jo īpaši Āfrikas un Āzijas daļās, kur nematodes ir problēma lauksaimniekiem. Daudz pētījumu ir veikts par virszemes kukaiņu kaitēkļiem, bet mazāk pētījumu veikts zem zemes, kur nematožu infekcijas ietekmē ekonomiski nozīmīgas kultūras.

"Nematodes ir vispostošākais drauds sojas pupiņām. Rīsos un tomātos nematodes var izraisīt ražas zudumu līdz pat 20%. Tas nozīmē, ka daudzi cilvēki paliek bez ēdiena," sacīja Grīns.

Projekta otrajā daļā pētnieku grupa pievērsīsies vienādojuma nematodes pusei. "Kā tie attīstās, lai izjauktu augu pretestību?" Grīns jautāja.

Tomātos ir gēns Mi-1, kas uzrauga augu šūnu iekšpusi par ienākošiem uzbrukumiem. Veidā, kas vēl nav pilnībā izprotams, šis gēns kaut ko uztver par gaidāmajām nematožu infekcijām, kas izraisa efektīvu imūnreakciju.

Mi-1 tika atklāts savvaļas tomātos 1940. gados, un kopš tā laika tas ir audzēts Kalifornijas tomātu pārstrādes rūpnīcās, lai novērstu nematodes. Grīns paskaidroja, ka šī audzēšanas shēma pakļauj sakņu mezglu nematodes milzīgam dabiskās atlases spiedienam, lai pārvarētu gēna radīto rezistenci.

Taču arvien vairāk lauksaimnieku savās it kā izturīgajās tomātu kultūrās atrod nematodes. "Mēs nesaprotam, kā viņi salauza pretestību. Vai ir viens veids vai vairāki veidi, kā viņi to varēja izdarīt? Mēs mēģināsim noskaidrot, cik daudz veidu ir, kā kaķim nodīrāt no nematodes perspektīvas," sacīja Groens.

Pateicoties UC Extension speciālistiem, Groena komanda varēs salīdzināt to tārpu gēnus, kas savākti, pirms rezistence kļuva izplatītāka, kā arī to tārpu gēnus, kuriem izdevās pārvarēt auga imūnās barjeras.

Viena hipotēze ir tāda, ka, kad nematode iekļūst augā, tā izmanto siekalas, lai injicētu proteīnus, kuriem saimniekšūnā ir dažādi mērķi. Kad Mi-1, kas peld šūnā, sastopas ar kādu no šiem nematodes proteīniem, tas izraisa imūnreakciju, kas nogalina tārpu. Tomēr, kad tārps pārstāj injicēt šo proteīnu, Mi-1 nezina, ka iebrucējs ir ieradies.

Ir receptoru proteīni, piemēram, Mi-1, kas cilvēkiem ir līdzīgi attīstījušies un uzrauga šūnas ienākošos uzbrukumus, kā arī papildu molekulāros procesus, kas ir līdzīgi viens otram cilvēkos un augos. Tomēr no ētiskā un loģistikas viedokļa, pētot cilvēku infekcijas, ir lietderīgi sākt šo pētījumu ar augiem un nematodēm.

"Tārpi ir tikai paraugsistēma, lai pētītu rezistences novēršanu. Taču tie joprojām varētu mums palīdzēt atrast jaunus risinājumus pesticīdu un antibiotiku rezistencei," sacīja Groens.

Avoti: