Nematologul UC Riverside primește premiul NIH pentru studierea interacțiunilor parazit-gazdă

Nematologul UC Riverside primește premiul NIH pentru studierea interacțiunilor parazit-gazdă

Pentru a studia modul în care paraziții evoluează pentru a sparge apărarea gazdelor lor, National Institutes of Health i-a acordat nematologului UC Riverside Simon „Niels” Groen un premiu de investigator excepțional de 1,9 milioane de dolari.

Paraziții rotunzi infectează oamenii, animalele și culturile. Perspectivele despre motivul pentru care anumiți viermi pot sustrage protecția imunitară a gazdei ar putea ajuta la prevenirea unei bombe cu ceas: scăderea eficacității pesticidelor și antibioticelor împotriva infecțiilor.

Rezistența bacteriilor, ciupercilor și paraziților la medicamente și pesticide face mai dificilă și uneori imposibilă tratarea infecțiilor comune precum pneumonia și tuberculoza la oameni, precum și infestările cu dăunători în culturi. Autoritățile internaționale de sănătate avertizează că, fără acțiuni urgente, ne îndreptăm către un viitor în care rănile și infecțiile ușoare pot fi fatale. Producția de plante și animale se va confrunta, de asemenea, cu obstacole tot mai mari.

Când viermii rotunzi infectează oamenii, animalele sau plantele, ei încep să injecteze proteine ​​din saliva lor în celulele gazdă pentru a suprima răspunsul imun. Aceste procese sunt destul de similare între gazde, permițându-ne să studiem cursele înarmărilor coevolutive dintre plante și viermii paraziți și să tragem concluzii despre evoluția infecțiilor cu viermi la oameni.

Simon „Niels” Groen, nematolog la UC Riverside

În următorii cinci ani, Groen va folosi fondurile pentru a realiza un studiu în două părți. Prima parte a proiectului va studia sute de plante de tomate și orez, atât cele cultivate în ferme, cât și cele care cresc în sălbăticie. Acestea nu sunt plante crescute artificial pentru a obține imunitatea. Cu toate acestea, Groen presupune că mulți dintre ei au dezvoltat apărare împotriva viermilor rotunzi infecțioși, cunoscuți și sub numele de nematode.

„Aceste plante sunt un laborator natural în care putem lega genele și proprietățile chimice ale rădăcinilor lor de rezistența lor la infecțiile cu viermi”, a spus Groen.

„Vom afla despre mecanismele moleculare prin care plantele se apără. Aceasta include producția de substanțe chimice de apărare, dintre care unele ar putea fi folosite ca medicamente noi sau antibiotice la oameni și animale”, a spus Groen. „Apoi putem împărtăși aceste informații cu cercetătorii biomedicali și crescătorii de plante.”

Acest aspect al proiectului va contribui, de asemenea, la creșterea securității alimentare, în special în părți din Africa și Asia, unde nematodele reprezintă o problemă pentru fermieri. S-au făcut multe cercetări asupra insectelor dăunătoare supraterane, dar s-au efectuat mai puține cercetări sub pământ, unde infecțiile cu nematode afectează culturile importante din punct de vedere economic.

"Nematozii sunt cea mai devastatoare amenințare pentru boabele de soia. În orez și roșii, nematozii pot provoca pierderi de randament de până la 20%. Aceasta înseamnă că mulți oameni rămân fără mâncare", a spus Groen.

În a doua parte a proiectului, echipa de cercetare va aborda partea nematodă a ecuației. „Cum evoluează pentru a sparge rezistența plantelor?” întrebă Groen.

În roșii, există o genă, Mi-1, care monitorizează interiorul celulelor plantelor pentru atacuri. Într-un mod care nu este încă pe deplin înțeles, această genă simte ceva despre infecțiile iminente cu nematode care declanșează un răspuns imunitar eficient.

Mi-1 a fost descoperit în roșiile sălbatice în anii 1940 și de atunci a fost crescut în fabricile de procesare a tomatelor din California pentru a ține la distanță nematozii. Groen a explicat că această schemă de reproducere supune nematozii rădăcinilor la o presiune enormă de selecție naturală pentru a depăși rezistența conferită de genă.

Dar tot mai mulți fermieri găsesc nematozi în culturile lor de tomate presupuse rezistente. "Nu înțelegem cum au spart rezistența. Există o modalitate sau mai multe moduri în care au reușit să facă acest lucru? Vom încerca să ne dăm seama câte moduri există de jupuit o pisică din perspectiva unui nematod", a spus Groen.

Datorită specialiștilor UC Extension, echipa lui Groen va putea compara genele viermilor colectate înainte ca rezistența să devină mai comună, precum și genele viermilor care au reușit să depășească barierele imunitare ale plantei.

O ipoteză este că atunci când nematodul pătrunde în plantă, își folosește saliva pentru a injecta proteine ​​care au ținte diferite în celula gazdă. Când Mi-1, care plutește în celulă, întâlnește una dintre aceste proteine ​​nematode, declanșează un răspuns imunitar care ucide viermele. Cu toate acestea, atunci când viermele încetează să mai injecteze această proteină, Mi-1 nu știe că invadatorul a sosit.

Există proteine ​​receptor, cum ar fi Mi-1, care au evoluat în mod similar la om și monitorizează celulele pentru atacuri primite, precum și procese moleculare suplimentare care sunt similare între ele la oameni și plante. Cu toate acestea, dintr-o perspectivă etică și logistică atunci când studiem infecțiile umane, este logic să începem această cercetare cu plante și nematode.

„Viermii sunt doar un sistem model pentru a studia eliminarea rezistenței. Dar ei ne-ar putea ajuta totuși să găsim noi soluții pentru rezistența la pesticide și antibiotice”, a spus Groen.

Surse: