Ученые раскрыли секреты патогенов растений и разработали метод защиты сельскохозяйственных культур

Болезни сельскохозяйственных культур, вызываемые бактериями, уже давно представляют угрозу для мирового сельского хозяйства, приводя к значительным экономическим потерям, оцениваемым в 220 млрд. долл. ежегодно. Однако исследователи из Университета Дьюка, возможно, только что сделали революционное открытие, которое может нейтрализовать эти патогены и спасти наши запасы продовольствия.

В течение последних 25 лет биолог Шенг-Янг Хе и его сотрудники изучали вредные белки, которые бактерии впрыскивают в растения, вызывая разрушительные заболевания различных культур по всему миру. Эти белки, известные как AvrE/DspE, вызывают такие заболевания, как бурая пятнистость фасоли, бактериальные пятна на томатах и огневка на плодовых деревьях.

Хотя о существовании этих белков ученые знали с 1990-х годов, точный механизм их действия оставался неясным. Они понимали, что белки подавляют иммунную систему растений и вызывают видимые признаки инфекции, но не знали, как последовательность аминокислот складывается в трехмерную форму и как они функционируют.

Чтобы решить эту загадку, исследователи обратились к AlphaFold2 - программе искусственного интеллекта, предсказывающей трехмерную структуру белков. Эта передовая технология позволила им получить ценные сведения о структуре белков AvrE/DspE, обнаружив удивительную грибовидную форму с цилиндрической ножкой.

"Мы были потрясены, когда увидели эту модель", - сказал соавтор исследования Пэй Чжоу (Pei Zhou), профессор биохимии в Дьюке. "Она оказалась совсем не такой, как мы предполагали".

Результаты исследования, опубликованные в журнале Nature, не только проливают свет на принцип действия этих белков, но и предлагают потенциальный метод их обезвреживания. Поняв их трехмерную структуру, ученые смогут разработать целенаправленные стратегии нейтрализации этих вредных белков и защитить сельскохозяйственные культуры от разрушительных заболеваний.

Последствия для сельского хозяйства и продовольственной безопасности

Последствия этого открытия далеко идущие. Благодаря лучшему пониманию функционирования этих белков ученые смогут разработать инновационные подходы к профилактике и лечению заболеваний сельскохозяйственных культур, вызываемых бактериальными патогенами. Это открытие может спасти миллиарды долларов от потерь в сельском хозяйстве и обеспечить безопасность поставок продовольствия.

По словам д-ра Хе, "это открытие открывает новые возможности для разработки стратегий защиты сельскохозяйственных культур от бактериальных заболеваний. Это похоже на поиск "ахиллесовой пяты" этих бактерий".

Эксперты считают, что данное исследование способно произвести революцию в области патологии растений и проложить путь к созданию более эффективных и устойчивых методов защиты сельскохозяйственных культур. Нацелившись на конкретные механизмы заражения растений бактериями, фермеры смогут снизить зависимость от химических пестицидов, что приведет к более экологичному и экономически выгодному подходу к сельскому хозяйству.

Цитаты и мнения экспертов

- "Это открытие открывает новые возможности для разработки стратегий защиты сельскохозяйственных культур от бактериальных заболеваний. Это похоже на поиск "ахиллесовой пяты" этих бактерий". - Шенг-Ян Хе, биолог из Университета Дьюка

- "Понимание 3D-структуры этих вредоносных белков - принципиально важный момент в борьбе с болезнями сельскохозяйственных культур. Это позволит нам разработать целенаправленные подходы для их обезвреживания и защиты наших продуктов питания". - Пэй Чжоу, профессор биохимии Университета Дьюка