Las enfermedades fúngicas causan pérdidas sustanciales de cosechas agrícolas cada año. El hongo Botrytis cinerea que causa la enfermedad del moho gris es un problema importante para los agricultores que cultivan fresas, uvas, frambuesas, tomates y lechuga. Para mitigar el problema, a menudo recurren a la aplicación de fungicidas químicos.que puede perder su efectividad con el tiempo Científicos del Centro Danforth, Dilip Shah, PhD, miembro asociado de investigación, Siva Velivelli, PhD, asociado postdoctoral, Kirk Czymmek, PhD, investigador principal y director, Laboratorio Avanzado de Bioimagen y sus colaboradores en el Pacífico Noroeste NacionalEl laboratorio ha identificado una subclase de péptidos en los nódulos de la leguminosa, Medicago truncatula que demostró ser eficaz en la inhibición del crecimiento del hongo que causa el moho gris. Los resultados de su investigación, el péptido simbiótico antimicótico NCR044 exhibe una estructura única y mecanismos de acción multifacéticos que confierenprotección de las plantas, se publicaron recientemente en la revista Actas de la Academia Nacional de Ciencias .
"Estamos entusiasmados con la posibilidad de desarrollar esta clase de péptidos como fungicida en aerosol que proporcionaría a los agricultores una alternativa ecológica a los fungicidas químicos para el manejo de enfermedades fúngicas antes y después de la cosecha", dijo Dilip Shah."Cuando se aplica a los cultivos, los péptidos eventualmente se descompondrán en aminoácidos en el suelo y serán utilizados por microbios beneficiosos como fuente de energía".
Medicago truncatula es un pariente de la alfalfa. Shah y su equipo produjeron cantidades recombinantemente grandes del péptido NCR044 altamente cargado que se expresa en los nódulos de esta leguminosa. Luego aplicaron el péptido en bajas concentraciones a las plantas de tabaco y tomate en el laboratorioy desafió a las plantas con el hongo del moho gris. Las plantas mostraron una protección significativa contra esta enfermedad fúngica.
Para comprender el mecanismo antimicrobiano dentro de la célula, colaboraron con Czymmek, quien también es micólogo y ha estudiado biología de células fúngicas durante muchos años. Utilizando microscopía confocal y de súper resolución de lapso de tiempo, el equipo pudo observar dinámicamente cómoEl péptido se une a las esporas de hongos y germinaciones, cómo se internaliza y dónde va dentro de la célula fúngica. Un hallazgo clave aquí fue la confirmación de que el péptido se concentró en el nucleolo, el orgánulo donde se produce el ensamblaje ribosómico.
"Fue un placer trabajar con Dilip y su equipo. Como un joven científico, Siva, fue capaz de moverse diligentemente a través de un conjunto muy diverso de plataformas y técnicas, siguiendo las pistas de los datos científicos. En última instancia, élfue capaz de aplicar estas técnicas de corroboración y descubrir nueva información significativa para crear conclusiones sólidas sobre el proyecto de investigación ", dijo Czymmek," Fue realmente una gran ciencia ".
El equipo único de científicos con experiencia en biología de células fúngicas y vegetales combinadas con capacidades avanzadas de imagen les permitió hacer interpretaciones críticas y confirmar sus hipótesis. Su colaborador y coautor del artículo, Garry Buchko, PhD en el Pacífico Noroeste NacionalEl laboratorio resolvió la primera estructura tridimensional de un péptido específico de nódulo que revelaba una estructura peptídica altamente desordenada y altamente dinámica que contenía una pequeña hoja anti-paralela, una pequeña hélice \ beta y, cuando se oxidaba, dos enlaces disulfuro estabilizadores.
Una parte del proyecto fue financiado por TechAccel. Shah y Czymmek continuarán su investigación y solicitaron una subvención a la National Science Foundation para explorar más a fondo cómo los péptidos antimicóticos específicos de nódulos matan patógenos fúngicos nocivos in vitro e in planta.
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Materiales proporcionado por Centro de ciencia de plantas Donald Danforth . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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