En el transcurso de 40 años, la bióloga Sharon Long se ha convertido en una experta en bacterias simbióticas que ayudan al crecimiento de la alfalfa. Ha publicado más de 150 artículos sobre este tema, pero cuando se dio cuenta de que las décadas de investigación altamente enfocada de su laboratorio podrían contribuir a una soluciónpara el enverdecimiento de los cítricos, una enfermedad que devasta los cultivos de cítricos, se inspiró para ir en una nueva dirección.
"Estoy a solo dos generaciones de una granja, y leí acerca de los agricultores de cítricos que pierden su sustento y tierra, y por lo tanto también pierden generaciones de tradición familiar", dijo Long, quien es William C. Steere, Jr. -Profesor de Pfizer Inc. en Ciencias Biológicas en la Facultad de Humanidades y Ciencias. "Decidimos reorientar nuestros esfuerzos para trabajar en este problema porque queríamos marcar la diferencia".
Ese riesgo valió la pena con una nueva forma de encontrar posibles tratamientos para la enfermedad y una breve lista de 130 compuestos para explorar más a fondo. Los detalles del sistema y sus exámenes se publicaron el 19 de agosto en la Actas de la Academia Nacional de Ciencias .
"Lo que hemos completado es solo una pequeña parte de lo que hay que hacer", dijo Melanie Barnett, investigadora principal del laboratorio Long y autora principal del artículo. "Está más allá de nuestra experiencia el perseguir estos hallazgos para elnivel necesario para la aplicación en el mundo real, pero es un pie en la puerta para los investigadores que pueden dar los siguientes pasos ".
Décadas de conocimiento
El enverdecimiento de los cítricos ha devastado la industria de los cítricos en Florida y se encuentra en muchas de las regiones productoras de cítricos del país. Incluso con una alta vigilancia, la enfermedad se está propagando y, para cuando aparecen los síntomas de la infección bacteriana letal, ya es demasiado tarde.las plantas, que tienen hojas moteadas y frutos feos con un jugo amargo desagradable, deben ser arrancadas y destruidas.
Un tratamiento cada vez más común para la infección es rociar huertos enteros con antibióticos, que es un procedimiento riesgoso que podría permitir que las bacterias resistentes a los medicamentos emerjan y se propaguen.
A pesar de su devastación, el enverdecimiento de los cítricos ha sido difícil de estudiar para los investigadores. Las bacterias que causan la enfermedad - Liberibacter asiaticus - no crecerá en un laboratorio, y el estudio de las plantas infectadas solo es posible en unas pocas ubicaciones altamente protegidas y selladas en los EE. UU. Algunos investigadores han recurrido a un pariente bacteriano cercano, pero menos dañino, para encontrar respuestas.Long Lab se dio cuenta de que podían abordar el problema centrándose en un pariente más distante - Sinorhizobium meliloti, que se asocia con ciertas plantas, lo que les permite crecer sin fertilizantes nitrogenados añadidos.
"Hemos estado trabajando en esta bacteria durante 40 años y hemos desarrollado herramientas que permiten realizar estudios genéticos muy detallados", dijo Long. "Eso proporciona una plataforma experimental que no es posible trabajando directamente en este patógeno o incluso en suparientes. "
Los investigadores comenzaron introduciendo genes de la bacteria del enverdecimiento de los cítricos en su familiar S. Meliloti célula. Cada uno de esos genes codifica una proteína que los científicos creen que regula aspectos de la infección.
Luego, diseñaron las bacterias para que cuando esas proteínas críticas para la infección estuvieran activas, las bacterias brillaran de color verde con cierta luz. Con esta configuración, si expusieron a las bacterias a una sustancia química que inhibe las proteínas, y tal vez también disminuyan lacapacidad de las bacterias para infectar los cítricos: la célula se volvería visiblemente menos verde.
Esta señal visual hizo posible analizar más de 120.000 compuestos diferentes con la ayuda del Centro de Biociencia de Alto Rendimiento de Stanford. Esa pantalla identificó 130 compuestos que atenuaron el brillo verde de las células sin afectar su crecimiento.
"Nuestro sistema nos permitió encontrar inhibidores muy específicos que no dañan las bacterias beneficiosas", explicó Long. "Tales inhibidores serían una gran mejora en comparación con la pulverización ambiental de antibióticos generales".
Más allá de estudiar los 130 compuestos, el grupo dijo que otros investigadores ahora podrían probar sustancias químicas adicionales con el sistema que diseñaron o examinar diferentes genes.
"Con este sistema, cualquier gen de este patógeno o patógenos estrechamente relacionados se puede probar de una manera muy controlada, de manera muy eficiente", dijo Barnett. "Los años de investigación que se han dedicado al estudio y al trabajo con Sinorhizobium ahora pueden ahorrar añostiempo que otros habrían dedicado a desarrollar un sistema de este tipo desde cero ".
Marcando la diferencia
Para Long y Barnett, este esfuerzo tuvo un significado personal. Long es una nativa de Texas cuyos abuelos crecieron en granjas y cuya tía era de un pueblo en el Valle del Río Grande conocido por su industria de cítricos. Ella financió los primeros meses de esteinvestigación de sus propios ahorros. Dos de los bisabuelos de Barnett eran dueños de una granja de trigo en Colfax, Washington antes de mudarse a California. Otro grupo se mudó a California desde Arkansas en 1920 y trabajó como trabajadores agrícolas migrantes en todo el estado, a menudo en la industria de los cítricos. Barnettcreció en el sur de California, donde se encontró por primera vez la enfermedad del enverdecimiento de los cítricos en 2012.
"Ser capaces de mantenernos a nosotros mismos es gratificante. También es importante para nuestro bienestar y para nuestra seguridad nacional", dijo Barnett. "La mayoría de los cítricos que se comen sin control provienen de California y me siento muy orgulloso yla gratitud es de un estado que alimenta al país ".
Además de alentar el trabajo adicional en sus compuestos candidatos y con su sistema de detección, Long y Barnett terminaron su artículo con un llamado a la acción. Instan a otros investigadores a seguir su ejemplo y salir de sus zonas de comodidad para contribuir con todo lo que puedan a laCrisis del enverdecimiento de los cítricos. El equipo ha donado toda la información y los materiales al dominio público para alentar al mayor número posible de investigadores a utilizar este sistema.
David E. Solow-Cardero, del Centro de Biociencias de Alto Rendimiento de Stanford, también es coautor de este artículo. Long también es miembro de Stanford Bio-X y miembro de la facultad de Stanford ChEM-H.
Este trabajo fue financiado por Citrus Research and Development Foundation Inc. y los Institutos Nacionales de Salud.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Stanford . Original escrito por Taylor Kubota. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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