מחקר חדש מגלה שאזולים, האנטי-פטרייתיים הנפוצים ביותר, גורמים להרס עצמי של פתוגנים פטרייתיים על ידי הפעלת תוכניות "התאבדות" סלולריות. תגלית זו, המפרטת כיצד אזולים מעכבים ייצור ארגוסטרול המוביל למוות תאי באמצעות מנגנונים כמו אפופטוזיס ומקרואוטופגיה, מציעה תובנות חדשות שיכולות לסייע בניהול עמידות ולשפר אסטרטגיות להגנה על ביטחון תזונתי ובריאות האדם. קרדיט: twoday.co.il.com
מחקר חדש בהובלת אוניברסיטת אקסטר מראה שתרופות אנטי-פטרייתיות של אזול מעוררות הרס עצמי בפתוגנים פטרייתיים על ידי עיכוב ייצור ארגוסטרול, מה שעשוי לסייע למאמצים להילחם בעמידות לפטריות ולשמור על מזון ובריאות.
מדענים גילו שהקבוצה הנפוצה ביותר בעולם של אנטי-פטרייתיות גורמת להרס עצמי של פתוגנים. תגלית זו, בהובלת אוניברסיטת אקסטר, יכולה לשפר שיטות לשמירה על ביטחון תזונתי והגנה על בריאות האדם.
זיהומים פטרייתיים מביאים לאובדן של עד רבע מהיבול העולמי. הם גם מהווים סיכונים רציניים לבריאות האדם, שעלולים להוכיח קטלניים עבור אנשים עם מערכת חיסונית נפגעת.
החשיבות של קוטלי פטריות אזול
"הנשק" החזק ביותר שלנו נגד מחלות צמחים פטרייתיות הוא קוטלי פטריות אזול. מוצרים כימיים אלו מהווים רבע משוק קוטלי הפטריות החקלאיים בעולם, בשווי של יותר מ-3 מיליארד ליש"ט (~3.8 מיליארד דולר) מדי שנה. אזולים אנטי-פטרייתיים נמצאים בשימוש נרחב גם כטיפול נגד פטריות פתוגניות שעלולות להיות קטלניות לבני אדם, מה שמוסיף לחשיבותם בניסיוננו לשלוט במחלות פטרייתיות.
אזולים מכוונים לאנזימים בתא הפתוגן המייצרים מולקולות דמויות כולסטרול, בשם ארגוסטרול. ארגוסטרול הוא מרכיב חשוב בביו-ממברנות התאיות. האזולים מדלדלים את ארגוסטרול, מה שגורם להרג של תא הפתוגן. עם זאת, למרות החשיבות של אזולות, מדענים יודעים מעט על הגורם האמיתי למוות פתוגנים.
תובנות חדשות מאוניברסיטת אקסטר
במחקר חדש שפורסם היום (31 במאי) ב תקשורת טבעמדענים מאוניברסיטת אקסטר חשפו את המנגנון הסלולרי שבאמצעותו אזולים הורגים פטריות פתוגניות.
במימון ה-BBSRC, צוות החוקרים, בראשות פרופסור גרו שטיינברג, שילב גישות הדמיה של תאים חיים וגנטיקה מולקולרית כדי להבין מדוע עיכוב סינתזת ארגוסטרול מביא למוות תאים בפטרייה הפתוגנית של היבול. Zymoseptoria tritic (Z. tritici). פטרייה זו גורמת לכתם עלי ספטוריה בחיטה, מחלה חמורה באקלים ממוזג, שעל פי ההערכות גורמת לעלויות של יותר מ-250 מיליון פאונד בשנה בבריטניה בלבד עקב אובדן קציר וריסוס קוטלי פטריות.
איור 1: אוטופגוזום (ירוק) בתהליך "אכילת" גרעין (אדום) בתא שטופל באזול של Z. tritici. קרדיט: ד"ר מרטין שוסטר
מנגנונים של מוות תאים המושרה על ידי אזול
צוות אקסטר צפה בחיים Z. tritici תאים, טיפלו בהם באזולים חקלאיים וניתחו את התגובה התאית. הם הראו שהרעיון המקובל בעבר לפיו אזולות הורגים את תא הפתוגן על ידי גרימת ניקוב של קרום התא החיצוני אינו חל. במקום זאת, הם מצאו שהפחתה הנגרמת על ידי אזול של ארגוסטרול מגבירה את פעילות המיטוכונדריה התאית, "תחנת הכוח" של התא, הנדרשת לייצור "הדלק" הסלולרי המניע את כל התהליכים המטבוליים בתא הפתוגן. בעוד שייצור יותר "דלק" אינו מזיק כשלעצמו, התהליך מוביל להיווצרות תוצרי לוואי רעילים יותר. תוצרי לוואי אלו יוזמים תוכנית "התאבדות" בתא הפתוגן, בשם אפופטוזיס. בנוסף, רמות ארגוסטרול מופחתות מעוררות גם מסלול "הרס עצמי" שני, הגורם לתא "לאכול" את הגרעינים שלו ואברונים חיוניים אחרים – תהליך המכונה מאקרואוטופגיה (איור 1). המחברים מראים ששני מסלולי המוות של התא עומדים בבסיס הפעילות הקטלנית של אזולים. הם מסיקים שאזולים מובילים את הפתוגן הפטרייתי ל"התאבדות" על ידי התחלת הרס עצמי.
השלכות רחבות יותר וכיוונים עתידיים
המחברים מצאו את אותו מנגנון של האופן שבו אזולים הורגים תאי פתוגנים בפטריות מפיצוץ אורז Magnaporthe oryzae. המחלה הנגרמת על ידי פטרייה זו הורגת עד 30 אחוז מהאורז, גידול מזון חיוני ליותר מ-3.5 מיליארד אנשים ברחבי העולם. הצוות בדק גם תרופות אנטי פטרייתיות רלוונטיות קלינית המכוונות לביו-סינתזה של ארגוסטרול, כולל Terbinafine, Tolfonate ו- Fluconazole. כולם יזמו את אותן תגובות בתא הפתוגן, מה שמצביע על כך שהתאבדות התא היא תוצאה כללית של מעכבי ביוסינתזה של ארגוסטרול.
המחבר הראשי פרופסור גרו שטיינברג, בעל קתדרה לביולוגיה של התא ומנהל מרכז הביו-הדמיה באוניברסיטת אקסטר, אמר: "הממצאים שלנו משכתבים את ההבנה הנפוצה לגבי האופן שבו אזולים הורגים פתוגנים פטרייתיים. אנו מראים שאזולים מפעילים תוכניות "התאבדות" תאיות, אשר גורמות להרס עצמי של הפתוגן. תגובה תאית זו מתרחשת לאחר יומיים של טיפול, מה שמצביע על כך שהתאים מגיעים ל"נקודת אל-חזור" לאחר זמן מה של חשיפה לאזולים. למרבה הצער, זה נותן לפתוגן זמן לפתח עמידות נגד אזול, מה שמסביר מדוע עמידות לאזול מתקדמת בפתוגנים פטרייתיים, כלומר יש סיכוי גבוה יותר שהם לא יצליחו להרוג את המחלה בגידולים ובבני אדם.
"העבודה שלנו שופכת אור על הפעילות של חומרי הבקרה הכימיים הנפוצים ביותר שלנו בפתוגנים של יבול ופתוגנים אנושיים ברחבי העולם. אנו מקווים שהתוצאות שלנו יתבררו כמועילות למיטוב אסטרטגיות בקרה שיכולות להציל חיים ולהבטיח ביטחון תזונתי לעתיד".
מחברים שותפים הם ד"ר מרטין שוסטר וד"ר סרידהר קילארו באוניברסיטת אקסטר.
