Los gusanos redondos que se alimentan de plantas causan aproximadamente $ 100 mil millones en daños anuales a los cultivos mundiales. Ahora los investigadores de la Universidad de New Hampshire han hecho un descubrimiento pendiente de patente de que ciertas enzimas en los gusanos redondos, llamados nematodos, se comportan de manera diferente a las mismas enzimas en humanos,con aminoácidos que potencialmente juegan un papel clave.
Los resultados, presentados en la revista PLOS UNO , son importantes porque avanzan los esfuerzos científicos para desarrollar pesticidas nuevos y más amigables con el medio ambiente para manejar los nematodos y reducir el daño mundial a los cultivos agrícolas como el maíz, el algodón, el trigo, la soja, el arroz y la papa.
"Los nematodos parásitos de las plantas son responsables de grandes pérdidas en la producción de cultivos en los Estados Unidos y en todo el mundo", dijo Rick Cote, profesor de ciencias moleculares, celulares y biomédicas e investigador de la Estación Experimental Agrícola de New Hampshire.
"Los nematicidas químicos actuales son altamente tóxicos para los humanos, de ahí la necesidad de nematicidas de 'próxima generación' que carecen de efectos adversos para los trabajadores agrícolas y el medio ambiente. Nuestro trabajo identificó las enzimas fosfodiesterasas como nuevos objetivos para el desarrollo de nematicidas más seguros y sostenibles."
Además de Cote, la investigación fue realizada por Kevin Schuster, estudiante de doctorado en bioquímica; Mohammadjavad Mohammadi, estudiante de doctorado en ingeniería química; Karyn Cahill y Suzanne Matte, ex investigadora; Alexis Maillet, estudiante universitario en ciencias biomédicas; y HarishVashisth, profesor asistente de ingeniería química.
Específicamente, los investigadores se centraron en las enzimas fosfodiesterasa PDE. Todos los animales usan PDE para regular muchos procesos fisiológicos, incluidos la motilidad, la reproducción y la percepción sensorial. Anteriormente, Cote y Schuster descubrieron que la exposición de los nematodos vivos a ciertos compuestos, llamados inhibidores PDE, impiden la acción de las PDE, dificultando el movimiento de los nematodos y su capacidad de detectar los alimentos en su entorno. La esperanza es que la aplicación de inhibidores de la PDE específicos de los nematodos en los campos agrícolas podría evitar que los nematodos parásitos de las plantas infecten las raíces de las plantas.
En este estudio, los investigadores compararon las reacciones de una PDE humana, específicamente PDE4, con las reacciones del nematodo PDE4 cuando aplicaron el mismo inhibidor de PDE a cada enzima. Descubrieron que en todos los casos, los inhibidores de PDE que probarontuvieron menos éxito en obstaculizar la actividad enzimática de los nematodos en comparación con la actividad enzimática humana.
Esto llevó a Vashisth y Mohammadi a estudiar, a nivel atómico, qué aminoácidos en las enzimas PDE4 son responsables de estas diferencias farmacológicas. Descubrieron que ciertos aminoácidos, así como las diferencias en la estructura general de las dos enzimas, contribuyen aReducción de la eficacia de los inhibidores de la PDE para bloquear la acción de la enzima nematoda. UNH ha presentado una patente para este descubrimiento, que está disponible para obtener licencias a través de UNHInnovation.
"Al haber demostrado que las PDE de nematodos difieren significativamente en su secuencia y estructura, prevemos poder diseñar nematicidas químicos que se dirijan selectivamente a los nematodos parásitos de plantas. Los nematicidas dirigidos a PDEs de nematodos tendrían la ventaja adicional de no afectar los cultivos, ya que las plantas carecen dePDEs, y ser respetuoso con el medio ambiente para animales y humanos ", dijo Schuster.
Los investigadores están ampliando su estudio de los efectos de la aplicación de inhibidores de la PDE a los nematodos vivos. "Creemos que ciertas PDE de nematodos pueden controlar los procesos fisiológicos necesarios para encontrar alimentos o reproducirse, y que la inhibición de las PDE de nematodos puede ser letal o causar esterilidad.El objetivo de esta investigación es utilizar los conocimientos adquiridos en este estudio para diseñar nuevos compuestos que inhiban selectivamente las PDE de nematodos sin afectar a otras PDE de animales ", dijo Cote.
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Materiales proporcionado por Universidad de New Hampshire . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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