植物生物学家发现有前途的新型杀菌剂
加州大学戴维斯分校的研究人员发现了一种有前景的新型杀菌剂，可以对抗毁灭性的作物病害。这种名为依布硒啉(ebselen)的化学物质可以预防苹果、葡萄、草莓、西红柿和玫瑰的真菌感染，并改善水稻原有真菌感染的症状。
真菌病原体造成全球农作物损失的近四分之一。在美国，每年这些损失约为1500亿美元。然而，过去50年来，杀菌剂的开发进展缓慢，很大程度上是因为研究人员难以确定目标分子途径。
在2月29日《自然通讯》杂志上发表的一项新研究中，加州大学戴维斯分校的研究人员确定了针对自噬的候选杀菌剂，自噬是一种细胞循环过程，最近被证明对真菌致病性至关重要。
研究人员使用基于生物发光的新型筛选方法，鉴定出了30种抑制真菌自噬中关键酶促步骤的化学物质。最有前途的候选药物依布硒啉(ebselen)已被证明对人体具有抗炎和神经保护特性，并且在预防体外真菌生长方面比目前可用的杀菌剂更有效。
“抑制自噬可显着降低几种毁灭性真菌病原体的致病性，”植物生物学系教授兼系主任、资深作者SavitrammaDinesh-Kumar说。“我们的研究结果提供了分子见解，将有助于开发下一代抗真菌化合物。”
新型杀菌剂靶标
自噬是真菌、植物和动物细胞中的一个重要过程，使它们能够回收细胞成分并去除有毒废物。由于最近的研究表明自噬与真菌致病性有关，因此研究人员推测阻断自噬会抑制真菌感染。他们着手鉴定抑制真菌自噬的化学物质，重点关注该途径中的一个关键步骤——ATG4酶对ATG8蛋白的裂解。
为了识别抑制这种反应的化学物质，该团队开发了一项测试，使他们能够直观地看到反应何时发生以及何时被阻止。然后，他们测试了真菌在FDA批准的化合物库中的2,700种不同化学物质存在的情况下酶切ATG8的能力。该方法比其他筛选方法具有优势，因为它可以非常快速地测试大量化学品。
研究人员总共鉴定了30种抑制裂解的化合物和14种增强裂解的化合物。他们选择了最有效的抑制剂依布硒啉(ebselen)进行进一步测试。
保护植物免受真菌病原体侵害
迪内什-库马尔说，在培养皿实验中，依布硒啉比目前市场上的药物更好地防止真菌发芽和生长。研究小组还表明，依布硒啉可以预防一系列植物物种的真菌感染，同时显示出治疗潜力：当研究人员将这种化学物质应用于先前感染过稻瘟病真菌的水稻植株的叶子时，它有效地消除了感染。
“我们认为依布硒啉主要用于保护植物免受未来感染，但如果尽早使用，它也可以部分克服现有的感染，”迪内什-库马尔说。
尽管该团队的初步测试表明依布硒啉特异性抑制真菌中的自噬，但仍需要更多测试来确保其安全性。
“由于自噬在包括人类在内的不同生物体中高度保守，因此需要做更多的工作来测试药物的交叉反应性，”Dinesh-Kumar说。
加州大学戴维斯分校的研究人员还计划使用他们的筛选方法来测试更多化学物质抑制自噬的能力。
“化学空间非常大，一些化学库拥有超过50,000种化合物，”Dinesh-Kumar说。“下一步将是筛选额外的自噬调节剂，这些调节剂可能不仅有助于控制植物真菌病原体，还有助于控制人类真菌病原体。”
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