جسيم بلعمي ذاتي (أخضر) أثناء عملية “التهام” نواة (أحمر) في خلية Z. tritici المعالجة بالأزول. الصورة مقدمة من المؤلف المشارك الدكتور مارتن شوستر. الائتمان: الدكتور مارتن شوستر
اكتشف العلماء أن فئة مضادات الفطريات الأكثر استخدامًا في العالم تتسبب في تدمير مسببات الأمراض ذاتيًا. يمكن للأبحاث التي تقودها جامعة إكستر أن تساعد في تحسين طرق حماية الأمن الغذائي وحياة البشر.
تمثل الأمراض الفطرية خسارة ما يصل إلى ربع محاصيل العالم. كما أنها تشكل خطراً على البشر ويمكن أن تكون قاتلة لأولئك الذين يعانون من ضعف في جهاز المناعة.
أقوى أسلحتنا ضد أمراض النباتات الفطرية هي مبيدات الفطريات الآزولية. وتمثل هذه المنتجات الكيميائية ما يصل إلى ربع سوق مبيدات الفطريات الزراعية في العالم، بقيمة تزيد على 3.8 مليار دولار سنويًا. كما تستخدم الآزولات المضادة للفطريات على نطاق واسع كعلاج ضد الفطريات المسببة للأمراض والتي يمكن أن تكون قاتلة للإنسان، مما يزيد من أهميتها في محاولتنا للسيطرة على الأمراض الفطرية.
تستهدف الآزولات الإنزيمات الموجودة في الخلية المسببة للأمراض والتي تنتج جزيئات تشبه الكوليسترول، تسمى إرغوستيرول. إرغوستيرول هو عنصر مهم في الأغشية الحيوية الخلوية. تستنزف الآزولات الإرغوستيرول، مما يؤدي إلى قتل الخلية المسببة للأمراض. ومع ذلك، على الرغم من أهمية الآزولات، فإن العلماء لا يعرفون سوى القليل عن السبب الحقيقي لوفاة مسببات الأمراض.
في دراسة جديدة نشرت في مجلة Nature Communications، اكتشف علماء جامعة إكستر الآلية الخلوية التي تقتل بها الآزولات الفطريات المسببة للأمراض. تحمل الورقة عنوان “الأزولات تنشط مسارات موت الخلايا المبرمجة من النوع الأول والنوع الثاني في الفطريات المسببة للأمراض في المحاصيل.” المؤلفون المشاركون هم الدكتور مارتن شوستر والدكتور سريدهار كيلارو من جامعة إكستر.
قام فريق الباحثين، بقيادة البروفيسور جيرو شتاينبرغ، بالجمع بين أساليب تصوير الخلايا الحية وعلم الوراثة الجزيئية لفهم السبب في أن تثبيط تخليق الإرغوستيرول يؤدي إلى موت الخلايا في الفطريات المسببة للأمراض Zymoseptoria tritic (Z. tritici). يسبب هذا الفطر تبقع أوراق السبتوريا في القمح، وهو مرض خطير في المناخات المعتدلة، يقدر أنه يسبب تكاليف تزيد عن 300 مليون دولار سنويًا في المملكة المتحدة وحدها بسبب فقدان الحصاد ورش مبيدات الفطريات.
لاحظ فريق إكستر خلايا Z. tritici الحية، وعالجها بالأزولات الزراعية وقام بتحليل الاستجابة الخلوية. لقد أظهروا أن الفكرة المقبولة سابقًا بأن الآزولات تقتل الخلية المسببة للأمراض عن طريق التسبب في ثقب غشاء الخلية الخارجي لا تنطبق. وبدلاً من ذلك، وجدوا أن تقليل الإرغوستيرول الناتج عن الآزول يزيد من نشاط الميتوكوندريا الخلوية، “مركز الطاقة” للخلية، والمطلوبة لإنتاج الوقود الخلوي الذي يحرك جميع العمليات الأيضية في الخلية المسببة للأمراض.
في حين أن إنتاج المزيد من “الوقود” ليس ضارًا في حد ذاته، إلا أن العملية تؤدي إلى تكوين منتجات ثانوية أكثر سمية. تبدأ هذه المنتجات الثانوية برنامجًا “انتحاريًا” في الخلية المسببة للأمراض، يُسمى موت الخلايا المبرمج. بالإضافة إلى ذلك، يؤدي انخفاض مستويات الإرغوستيرول أيضًا إلى إطلاق مسار ثانٍ “للتدمير الذاتي”، مما يجعل الخلية تأكل نواتها وعضيات حيوية أخرى – وهي عملية تُعرف باسم البلعمة الذاتية الكبيرة. أظهر الباحثون أن كلا مساري موت الخلايا يدعمان النشاط المميت للأزولات. وخلصوا إلى أن الآزولات تدفع مسببات الأمراض الفطرية إلى “الانتحار” عن طريق البدء في التدمير الذاتي.
وجد الباحثون الآلية نفسها التي تقتل بها الآزولات الخلايا المسببة للمرض في فطر فطر الأرز Magnaporthe oryzae. ويقتل المرض الذي تسببه هذه الفطريات ما يصل إلى 30% من الأرز، وهو محصول غذائي أساسي لأكثر من 3.5 مليار شخص في جميع أنحاء العالم. اختبر الفريق أيضًا أدوية أخرى مضادة للفطريات ذات صلة سريريًا والتي تستهدف التخليق الحيوي للإرغوستيرول، بما في ذلك تيربينافين وتولفونات وفلوكونازول. بدأت جميعها نفس الاستجابات في الخلية المسببة للمرض، مما يشير إلى أن انتحار الخلية هو نتيجة عامة لمثبطات التخليق الحيوي للإرغوستيرول.
وقال المؤلف الرئيسي البروفيسور جيرو ستاينبرج، الذي يشغل كرسيًا في علم الأحياء الخلوي ومدير مركز التصوير الحيوي بجامعة إكستر: “النتائج التي توصلنا إليها تعيد كتابة الفهم المشترك لكيفية قتل الآزولات لمسببات الأمراض الفطرية. لقد أظهرنا أن الآزولات تؤدي إلى “الانتحار” الخلوي”. ويحدث هذا التفاعل الخلوي بعد يومين من العلاج، مما يشير إلى أن الخلايا تصل إلى “نقطة اللاعودة” بعد مرور بعض الوقت من التعرض للأزولات. ولسوء الحظ، فإن هذا يمنح العامل الممرض وقتًا لتطوير المقاومة ضد الآزولات، وهو ما يفسر سبب تقدم مقاومة الآزولات في مسببات الأمراض الفطرية، مما يعني أنها أكثر عرضة للفشل في قتل المرض في المحاصيل والبشر.
“يسلط عملنا الضوء على نشاط عوامل المكافحة الكيميائية الأكثر استخدامًا لدينا في مسببات الأمراض التي تصيب المحاصيل والبشر في جميع أنحاء العالم. ونأمل أن تكون نتائجنا مفيدة لتحسين استراتيجيات المكافحة التي يمكن أن تنقذ الأرواح وتأمين الأمن الغذائي للمستقبل. “
معلومات اكثر:
تعمل الأزولات على تنشيط مسارات موت الخلايا المبرمجة من النوع الأول والنوع الثاني في الفطريات المسببة للأمراض في المحاصيل، Nature Communications (2024). www.nature.com/articles/s41467-024-48157-9
مقدمة من جامعة إكستر
الاقتباس: أقوى كيميائيات مضادة للفطريات في العالم تتسبب في تدمير مسببات الأمراض الفطرية ذاتيًا (2024، 31 مايو) تم استرجاعها في 31 مايو 2024 من https://phys.org/news/2024-05-world-powerful-anti-fungal-chemistries .لغة البرمجة
هذا المستند عرضة للحقوق التأليف والنشر. وبصرف النظر عن أي تعامل عادل لغرض الدراسة أو البحث الخاص، لا يجوز إعادة إنتاج أي جزء دون الحصول على إذن كتابي. يتم توفير المحتوى لأغراض إعلامية فقط.
