UC Riverside nematolog mottar NIH-pris for å studere parasitt-vert-interaksjoner

UC Riverside nematolog mottar NIH-pris for å studere parasitt-vert-interaksjoner

For å studere hvordan parasitter utvikler seg for å bryte gjennom vertens forsvar, tildelte National Institutes of Health nematolog Simon "Niels" Groen ved UC Riverside en Outstanding Investigator Award på 1,9 millioner dollar.

Rundormparasitter infiserer mennesker, husdyr og avlinger. Innsikt i hvorfor visse ormer kan unngå vertens immunbeskyttelse kan bidra til å forhindre en tikkende bombe: den synkende effektiviteten til plantevernmidler og antibiotika mot infeksjoner.

Resistensen av bakterier, sopp og parasitter mot legemidler og plantevernmidler gjør det vanskeligere og noen ganger umulig å behandle vanlige infeksjoner som lungebetennelse og tuberkulose hos mennesker, samt skadedyrangrep i avlinger. Internasjonale helsemyndigheter advarer om at uten hastetiltak går vi mot en fremtid der mindre skader og infeksjoner kan være dødelige. Plante- og dyreproduksjon vil også møte økende hindringer.

Når rundorm infiserer mennesker, dyr eller planter, begynner de å injisere proteiner fra spyttet inn i vertsceller for å undertrykke immunresponsen. Disse prosessene er ganske like på tvers av verter, noe som lar oss studere koevolusjonære våpenkappløp mellom planter og parasittiske ormer og trekke konklusjoner om utviklingen av ormeinfeksjoner hos mennesker."

Simon "Niels" Groen, en nematolog ved UC Riverside

I løpet av de neste fem årene vil Groen bruke midlene til å gjennomføre en studie i to deler. Den første delen av prosjektet vil studere hundrevis av tomat- og risplanter, både de som dyrkes på gårder og de som vokser i naturen. Dette er ikke planter kunstig avlet for å oppnå immunitet. Groen antar imidlertid at mange av dem har utviklet forsvar mot smittsomme rundorm, også kjent som nematoder.

"Disse plantene er et naturlig laboratorium der vi kan knytte deres gener og kjemiske egenskaper til røttene deres til deres motstand mot ormeinfeksjoner," sa Groen.

"Vi vil lære om de molekylære mekanismene som planter forsvarer seg med. Dette inkluderer produksjon av forsvarskjemikalier, hvorav noen kan brukes som nye medikamenter eller antibiotika hos mennesker og husdyr," sa Groen. "Vi kan deretter dele denne informasjonen med biomedisinske forskere og planteforedlere."

Dette aspektet av prosjektet vil også bidra til å øke matsikkerheten, spesielt i deler av Afrika og Asia hvor nematoder er et problem for bønder. Det er forsket mye på overjordiske insektskadegjørere, men det er forsket mindre under bakken, der nematodesmitte påvirker økonomisk viktige avlinger.

"Nematoder er den mest ødeleggende trusselen mot soyabønner. I ris og tomater kan nematoder forårsake avlingstap på opptil 20%. Det er mange som går uten mat," sa Groen.

I den andre delen av prosjektet skal forskerteamet ta for seg nematodesiden av ligningen. "Hvordan utvikler de seg for å bryte plantenes motstand?" spurte Groen.

I tomater er det et gen, Mi-1, som overvåker innsiden av planteceller for innkommende angrep. På en måte som ennå ikke er fullt ut forstått, merker dette genet noe om forestående nematodeinfeksjoner som utløser en effektiv immunrespons.

Mi-1 ble oppdaget i ville tomater på 1940-tallet og har siden blitt avlet frem i tomatforedlingsanlegg i California for å holde nematoder unna. Groen forklarte at denne avlsordningen utsetter rotknute-nematoder for et enormt naturlig seleksjonspress for å overvinne motstanden som genet gir.

Men flere og flere bønder finner nematoder i sine antatt resistente tomatavlinger. "Vi forstår ikke hvordan de brøt motstanden. Er det én eller flere måter de var i stand til å gjøre dette på? Vi skal prøve å finne ut hvor mange måter det er å flå en katt fra en nematodes perspektiv," sa Groen.

Takket være UC Extension-spesialister vil Groens team kunne sammenligne genene til ormer som ble samlet inn før resistens ble mer vanlig, samt genene til ormer som klarte å overvinne plantens immunbarrierer.

En hypotese er at når nematoden trenger inn i planten, bruker den spyttet til å injisere proteiner som har forskjellige mål i vertscellen. Når Mi-1, som flyter rundt i cellen, møter et av disse nematodeproteinene, utløser det en immunrespons som dreper ormen. Men når ormen slutter å injisere dette proteinet, vet ikke Mi-1 at inntrengeren har ankommet.

Det er reseptorproteiner som Mi-1 som har utviklet seg på samme måte hos mennesker og overvåker celler for innkommende angrep, samt ytterligere molekylære prosesser som ligner hverandre i mennesker og planter. Men fra et etisk og logistisk perspektiv når man studerer menneskelige infeksjoner, er det fornuftig å begynne denne forskningen med planter og nematoder.

"Ormene er bare et modellsystem for å studere eliminering av resistens. Men de kan fortsatt hjelpe oss med å finne nye løsninger på pesticid- og antibiotikaresistens," sa Groen.

Kilder: