Investigadores de la Universidad de California en Davis han identificado un nuevo fungicida prometedor para combatir enfermedades devastadoras de los cultivos. Una sustancia química llamada ebselen previene las infecciones fúngicas en manzanas, uvas, fresas, tomates y rosas y mejora los síntomas de infecciones fúngicas preexistentes en el arroz.
Los hongos patógenos son responsables de aproximadamente una cuarta parte de las pérdidas mundiales de cultivos. En Estados Unidos, estas pérdidas suman alrededor de 150 mil millones de dólares por año. Sin embargo, el desarrollo de fungicidas ha sido lento en los últimos 50 años, ya que los investigadores han luchado por identificar las vías moleculares a las que apuntar.
En un nuevo estudio publicado el 29 de febrero Comunicaciones de la naturalezaInvestigadores de UC Davis han identificado candidatos a fungicidas que se dirigen a la autofagia, un proceso de reciclaje celular que recientemente se ha demostrado que es esencial para la patogénesis de los hongos.
Utilizando un nuevo método de detección basado en la bioluminiscencia, los investigadores han identificado 30 sustancias químicas que inhiben un paso enzimático clave en la autofagia de los hongos. Se ha demostrado que el candidato más prometedor, ebselen, tiene propiedades antiinflamatorias y neuroprotectoras en humanos y es más eficaz para inhibir el crecimiento de hongos in vitro que los fungicidas actualmente disponibles.
«La inhibición de la autofagia reduce significativamente la patogenicidad de varios patógenos fúngicos devastadores», dijo la autora principal Savitramma Dinesh-Kumar, profesora y presidenta del Departamento de Biología Vegetal. «Nuestros hallazgos proporcionan información molecular que ayudará a desarrollar la próxima generación de compuestos antifúngicos».
Un nuevo objetivo fungicida
La autofagia es un proceso esencial en hongos, plantas y células animales que permite el reciclaje de componentes celulares y la eliminación de productos de desecho tóxicos. Debido a que estudios recientes han demostrado que la autofagia está involucrada en la patogénesis de los hongos, los investigadores plantearon la hipótesis de que bloquear la autofagia podría prevenir las infecciones por hongos. Se propusieron identificar sustancias químicas que inhiben la autofagia en los hongos, centrándose en un paso clave en la vía: la escisión de la proteína ATG8 por la enzima ATG4.
Para identificar sustancias químicas que inhiben esta reacción, el equipo desarrolló un ensayo que les permitió visualizar cuándo ocurrió la reacción y cuándo se bloqueó. Luego, probaron la capacidad del hongo para escindir enzimáticamente ATG8 en presencia de 2700 sustancias químicas diferentes de una biblioteca de compuestos aprobados por la FDA. Este método tiene ventajas sobre otros métodos de detección porque permite detectar rápidamente una gran cantidad de sustancias químicas.
En total, los investigadores identificaron 30 compuestos químicos que inhiben la escisión y 14 compuestos que la mejoran. Para realizar más pruebas eligieron el inhibidor más eficaz, ebselen.
Proteger las plantas de los hongos patógenos.
En experimentos con placas de Petri, Ebselen inhibió la germinación de hongos y fue mejor que los medicamentos actualmente en el mercado, dijo Dinesh-Kumar. El equipo demostró que ebselen prevenía las infecciones fúngicas en una variedad de especies de plantas y al mismo tiempo mostraba inmunogenicidad: cuando los investigadores aplicaron el producto químico a las hojas de plantas de arroz previamente infectadas con el hongo del añublo del arroz, eliminó efectivamente la infección.
«Creemos que ebselen es útil principalmente para proteger las plantas contra futuras infecciones, pero también puede erradicar parcialmente las infecciones existentes si se usa lo suficientemente temprano», dijo Dinesh-Kumar.
Si bien las pruebas preliminares del equipo sugieren que ibselen inhibe específicamente la autofagia en los hongos, se necesitan más pruebas para garantizar su seguridad.
«Dado que la autofagia está altamente conservada en diferentes organismos, incluidos los humanos, es necesario realizar más trabajo para examinar la reactividad cruzada de los fármacos», dijo Dinesh-Kumar.
Los investigadores de UC Davis planean probar aún más sustancias químicas para determinar su capacidad para inhibir la autofagia utilizando su método de detección.
«El espacio químico es muy grande y algunas bibliotecas químicas tienen más de 50.000 compuestos», dijo Dinesh-Kumar. «El siguiente paso es examinar moduladores de autofagia adicionales que puedan ayudar a regular no sólo los hongos patógenos de las plantas sino también los hongos patógenos humanos».
Más información:
Lucas E. Kafeng et al., Predicción del riesgo y la velocidad de aparición de resistencia a los medicamentos en helmintos transmitidos por el suelo durante la quimioterapia preventiva, Comunicaciones de la naturaleza (2024) DOI: 10.1038/s41467-024-45027-2
referencia: Biólogos vegetales identifican nuevos fungicidas prometedores (29 de febrero de 2024) Consultado el 1 de marzo de 2024 en https://phys.org/news/2024-02-biologists-fungicides.html
Este documento está sujeto a derechos de autor. Ninguna parte puede reproducirse sin permiso por escrito, excepto en cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.