Investigadores de la Universidad de California en Davis han identificado un nuevo fungicida prometedor para combatir enfermedades devastadoras de los cultivos. El químico ebselen previno las infecciones por hongos en arroz, manzanas, uvas, fresas, tomates y rosas.
Los hongos patógenos representan casi una cuarta parte de las pérdidas mundiales de cultivos. En Estados Unidos, estas pérdidas ascienden a unos 150 mil millones de dólares al año. Sin embargo, el desarrollo de fungicidas ha sido lento en los últimos 50 años, en gran parte porque los investigadores han tenido dificultades para identificar las vías moleculares de acción.
En un nuevo estudio publicado el 29 de febrero en la revista Nature Communications, científicos de la Universidad de California, Davis, identificaron candidatos a fungicidas que se dirigen a la autofagia, un proceso de reciclaje celular que recientemente se demostró que es importante para la patogenicidad de los hongos.
Utilizando un nuevo método de detección basado en la bioluminiscencia, los investigadores identificaron 30 sustancias químicas que inhiben un paso enzimático clave en la autofagia de los hongos. Se ha demostrado que el candidato más prometedor, ebselen, tiene propiedades farmacológicas antiinflamatorias y neuroprotectoras y es más eficaz para prevenir el crecimiento de hongos in vitro que los fungicidas disponibles actualmente.
“La inhibición de la autofagia reduce significativamente la patogenicidad de algunos hongos patógenos destructivos”, dice la autora principal Savitramma Dinesh-Kumar, profesora y presidenta del departamento de biología vegetal de la Universidad de California, Davis. “Nuestros resultados proporcionan información molecular que ayudará a desarrollar la próxima generación de compuestos antifúngicos“.
La autofagia es un proceso importante en las células de hongos, plantas y animales que les permite reciclar componentes celulares y eliminar desechos tóxicos. Dado que estudios recientes han demostrado que la autofagia está implicada en la patogenicidad de los hongos, los investigadores plantearon la hipótesis de que bloquear la autofagia suprimiría la infección por hongos. Se propusieron identificar sustancias químicas que inhiben la autofagia en los hongos, centrándose en un paso clave en la vía: la degradación de la proteína ATG8 por la enzima ATG4.
Para identificar las sustancias químicas que inhiben esta reacción, el equipo desarrolló una prueba que les permitió visualizar cuándo ocurrió la reacción y cuándo se bloqueó. Luego probaron la capacidad del hongo para degradar enzimáticamente ATG8 en presencia de 2700 productos químicos diferentes de una biblioteca de compuestos aprobados por la FDA. Este método tiene ventajas sobre otros métodos de detección porque permite analizar una gran cantidad de sustancias químicas muy rápidamente.
En total, los investigadores identificaron 30 compuestos químicos que inhiben la degradación y 14 compuestos que mejoran la degradación. Para realizar más pruebas, eligieron el inhibidor más eficaz, ebselen.
En experimentos con placas de Petri, ebselen impidió la germinación y el crecimiento de los hongos mejor que los medicamentos actualmente disponibles en el mercado, dijo Dinesh-Kumar. El equipo también demostró que el ebselen previene las infecciones fúngicas en varias especies de plantas, al tiempo que demuestra su potencial medicinal.
Foto: UC Davis.
“Creemos que ebselen será útil principalmente para proteger las plantas de futuras infecciones, pero también puede superar parcialmente las infecciones existentes si se usa lo suficientemente temprano”, dijo Dinesh-Kumar.
Aunque las pruebas preliminares del equipo indican que ebselen inhibe específicamente la autofagia en los hongos, se necesita más investigación para garantizar su seguridad.
“Debido a que la autofagia está altamente conservada en todos los organismos, incluidos los humanos, es necesario realizar más trabajo para probar la reactividad cruzada de los fármacos“, dijo Dinesh-Kumar.
Los investigadores de UC Davis también planean utilizar su método de detección para probar aún más sustancias químicas para determinar su capacidad para inhibir la autofagia.
“El espacio químico es muy grande, con algunas bibliotecas químicas que contienen más de 50.000 compuestos. El siguiente paso será encontrar moduladores de autofagia adicionales que puedan ayudar a controlar no sólo los hongos patógenos de las plantas sino también los hongos patógenos humanos”, dijo Dinesh-Kumar.
Fuente: Universidad de California Davis
