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 lechugas.
por Donald Danforth Plant Science Center
Para mitigar el problema, suelen recurrir a la aplicación de fungicidas químicos que pueden perder su eficacia con el tiempo. Científicos del Danforth Center, Dilip Shah, Ph.D., miembro asociado de investigación, Siva Velivelli, Ph.D., asociado postdoctoral, Kirk Czymmek, Ph.D., investigador principal y director, Advanced Bioimging Laboratory y sus colaboradores en el Pacífico Noroeste El Laboratorio Nacional ha identificado una subclase de péptidos en los nódulos de la leguminosa, Medicago truncatula, que demostró ser eficaz para inhibir el crecimiento del hongo que causa el moho gris. Los resultados de su investigación,Actas de la Academia Nacional de Ciencias .
«Estamos entusiasmados con la posibilidad de desarrollar esta clase de péptidos como un 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 aplican a los cultivos, los péptidos eventualmente se descomponen en aminoácidos en el suelo y los microbios beneficiosos los utilizan como fuente de energía».
Medicago truncatula es un pariente de la alfalfa. Shah y su equipo produjeron recombinantemente grandes cantidades 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 laboratorio y desafiaron 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 la biología de las células fúngicas durante muchos años. Usando microscopía confocal y de superresolución de lapso de tiempo, el equipo pudo observar dinámicamente cómo el péptido se une a las esporas y germinaciones de hongos, cómo se internaliza y a dónde va dentro de la célula fúngica. Un hallazgo clave aquí fue la confirmación de que el péptido se concentraba en el nucleolo, el orgánulo donde tiene lugar el ensamblaje ribosómico.
«Fue un placer trabajar con Dilip y su equipo. Como joven científico, Siva fue capaz de moverse diligentemente a través de un conjunto muy diverso de plataformas y técnicas, siguiendo las pistas a partir de los datos científicos. En última instancia, pudo para 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 combinado con capacidades de imágenes avanzadas les permitió realizar interpretaciones críticas y confirmar sus hipótesis. Su colaborador y coautor del artículo, Garry Buchko, Ph.D. en el Pacific Northwest National Laboratory resolvió la primera estructura tridimensional de un péptido específico de nódulo que revela una estructura peptídica altamente desordenada y altamente dinámica que contiene una hoja corta anti-paralela β, una diminuta hélice α, y cuando se oxida, dos estabilización de enlaces disulfuro.
