Na descoberta de três décadas de criação, os cientistas do Rootgers e do Brookven National Laboratory adquiriram conhecimento detalhado dos métodos internos de estrutura e controle para uma proteína especializada e estão avançando para desenvolver equipamentos que possam capitalizar a planta para ajudar a planta a lutar contra várias doenças.
Os cientistas dizem que, ao absorver um processo natural que as células vegetais morrem para ajudar a manter a planta hospedeira saudável, espera -se que sejam aplicações amplas no setor agrícola, fornecendo novas maneiras de proteger grandes culturas alimentares de vários tipos de doenças devastadoras, disseram os cientistas.
Publicado em um estudo Contato da natureza, Uma equipe liderada pelo Rootzers University-Natun Brunswick e Kun Liu no Brookven National Laboratory, em Nova York, revelou que as técnicas avançadas de cristalografia e modelagem de computadores permitiram que eles tivessem a melhor imagem de uma imagem-chave, uma enzima de proteínas conhecida como Metacosses 9.
“Compreender a forma e o método de ativação dos metacoses 9 significa que agora podemos projetar ferramentas procuradas há muito tempo para usar suas funções biológicas familiares para proteger as plantas de equipamentos de longa data e estresse ambiental”, disse Liu, biólogo estrutural da Brookven’s Biology. “
A equipe já começou. Lam e Liu pediram uma patente temporária para o escritório de patentes e marcas comerciais dos EUA relacionado à tecnologia que pode ser desenvolvida a partir da invenção.
“Este trabalho pode introduzir muitos tratamentos seguros e eficazes para nossas culturas em todo o mundo”, disse a Escola de Rootgers de Ciências Ambientais e Biológicas e autor do Departamento de Biologia de Plantas.
Utilizando Arbidopsis thaliana, uma planta prejudicial, também conhecida como Cressão de Ano de Mouse, os pesquisadores usaram um método conhecido como cristalografia de raios-X no National Syncrotron Light Source II (NSLS-2) de Brookven, para expressar o tamanho do metacspace no nível nuclear. A partir de pesquisas anteriores, as enzimas foram ativadas pelo aumento da acidez, elas observaram e registraram como a enzima muda quando entra em contato com diferentes concentrações de ácido quando sua ativação revela as alterações originais na proteína durante sua ativação.
Seu recém -adquirido entendimento complexo combina dados de cristalografia com simulações dinâmicas moleculares feitas no Brookvene. Esse método baseado em computador lhes permitiu observar como as enzimas foram comportadas e alteradas em diferentes situações. O partido também realizou testes de laboratório com mutizenasia específica do local, que é uma técnica usada para fazer alterações precisas em uma determinada parte da sequência de DNA pelos cientistas e valida a importância das partes necessárias para a atividade das partes específicas da proteína.
Ao consolidar esse conhecimento, os pesquisadores descobriram diferentes partes da enzima, como os freios ou aceleradores, para garantir que isso seria ativo apenas em um pH ácido.
Lam e sua equipe Liu e sua equipe de Brookven cooperaram com uma versão relacionada para uma melhor compreensão da enzima por uma década, Metacspace 4, Metacspace 4. Lam estudou o processo no centro da enzima na saúde da saúde da planta – conhecida como evento conhecido como morte celular programada ou suicídio celular por 30 anos.
A morte de células de programação é um processo em que as células morrem deliberadamente como parte de um sistema natural e controlado, disse Lam. O caminho da célula para cometer suicídio para o bem maior do organismo. O processo ajuda a remover células danificadas ou desnecessárias, permitindo que um organismo permaneça saudável e se desenvolva adequadamente. Nas plantas, a morte de células programadas é importante para lutar contra a doença e responder ao estresse.
Outros pesquisadores mostraram que os metacoses 9, que existem em plantas, mas não em animais, estão conectados à morte de células programadas e estão centralmente envolvidas com dois principais agentes de patógenos da árvore. Ao trabalhar com biotróficos, que organismos que alimentam as células vivas, o Metacspace 9 ajuda a matar células infectadas para interromper a doença. No entanto, com os neicrotróficos, os organismos que matam as células vegetais antes de comer, o Metakspace 9 é seqüestrado para destruir rapidamente as próprias células da árvore, que ajudam os atacantes.
Os pesquisadores causam que o fortalecimento do metakspace 9 pode prevenir doenças biotróficas. Pelo contrário, tocar sua eficácia não significa que as enzimas não ajudarão os neicrotróficos a matar células saudáveis.
Exemplos de biotróficos são Omasates Fytophothora infestans, como o fungo, o que causou fome em meados de 1800 na Irlanda. Lam disse: “Na maioria dos casos de doenças vegetais, especialmente os fungos efetivamente as opções de tratamento de fungicidas são muito baixas e, em muitos casos, a ansiedade ambiental é bastante grave”, disse Lam. “Ao criar uma versão hipertensiva do Metacspace 9, podemos proteger as plantas desses biotróficos por causa da morte da célula no local do ataque, reduzindo assim seu suprimento de alimentos”.
A equipe de pesquisa fez exatamente isso, conforme descrito como as “variantes super ativas” da enzima, que pode ser produzida pelo gene vegetal quando foi incentivado a fazê-lo e fornecer recursos de resistência sofisticados para várias doenças importantes, como oídio em pó e ferrugem.
A planta mortal, conhecida como molde branca, é causada por esclerotinia de patógenos nucleópicos por patógenos esclerotinia, que pode infectar muitas culturas. É uma doença causada por patógenos fúngicos que podem causar danos anuais à cultura entre 10% a 20% do rendimento total. De acordo com as estatísticas compiladas pelo Departamento de Agricultura dos EUA, traduz a perda financeira entre US $ 1 bilhão e US $ 20 bilhões por ano para a agricultura.
Lam disse: “Para combater o organismo nucleico que mata as células para alimentar as células, no nível molecular pode nos ajudar a criar novos químicos agrícolas, o que faz com que essa enzima bloqueou com eficiência o ambiente”, disse Lam. “Eles podem ser usados na agricultura para impedir que os necrotróficos prejudiciais cresçam, o que leva a um tratamento seguro e mais eficaz para as culturas ao redor do mundo”.
Outros pesquisadores de rootzers que contribuíram para o estudo incluem Jhili Pang, um associado pós -dicker do Departamento de Biologia de Plantas na Escola de Ciências Ambientais e Biológicas.
Hygiao Liu, do Brookven National Laboratory e Max Henderson, na Universidade Stony Brook, em Nova York, sob a supervisão de Liu, são os primeiros autores do jornal. Kinfang Jang, da Stony Brook University, também contribuiu para este estudo.
Este trabalho foi financiado pelo Departamento de Energia dos Estados Unidos e pela National Science Foundation. A equipe usou uma cristalografia macromolular automática mais alta (AMX) e a cristalografia macromolicular de microfocagem de fronteira (FMX) Bimines NSLS -2 no Office of Science User.
