Інноваційне використання спайкових білків для боротьби з вірусами культур
Попелиця, крихітні комахи, сумно відомі своєю звичкою висмоктувати сік, давно становлять серйозну загрозу для врожаю в усьому світі. Окрім прямої шкоди, попелиці vectors для численних руйнівних вірусів рослин. Проте революційне дослідження Служби сільськогосподарських досліджень Міністерства сільського господарства США (USDA) готове перевернути столи проти цих шкідників за допомогою несподіваного союзника: шипового білка.
Нещодавні досягнення Мішель Хек, дослідницького молекулярного біолога з ARS, та її команди виявили новий підхід до зупинки захворювань, що передаються попелицею. Використовуючи спайковий білок, який зазвичай пов’язаний з передачею вірусу, вони розробили метод, який запобігає зв’язуванню цих білків з рецепторами попелиць, таким чином блокуючи віруси від зараження комах.
Білок шипів, відомий своєю роллю в передачі коронавірусів, також має вирішальне значення для передачі полеровірусів, які вражають економічно важливі культури, такі як соя та бавовна. Використовуючи рентгенівську кристалографію, команда Хека розшифрувала структуру спайкового білка, головну віху, яка вислизала від дослідників з 1960-х років. Це структурне розуміння дозволяє вченим зрозуміти, як білок функціонує в повному обсязі, схоже на те, як працює двигун, досліджуючи його в цілості.
Маючи ці знання, Гек та її колишня аспірантка Дженніфер Вілсон синтезували вільно плаваючі спайкові білки, які імітують білки на поверхні вірусів, але не мають фактичного вірусного вмісту. Коли ці білки згодовували попелиці, вони зайняли рецептори в клітинах попелиці, перешкоджаючи зв’язуванню справжніх вірусів і інфікуванню комах. Ця інноваційна стратегія ефективно зупиняє передачу вірусів попелиць.
Наслідки цього відкриття глибокі. Опубліковано в Природа зв'язку, це дослідження знаменує собою революційний крок у захисті рослин. На відміну від звичайних пестицидів, які можуть мати шкідливі побічні ефекти, шиповий білок нетоксичний і його можна безпечно інтегрувати в сільськогосподарську практику. Крім того, дослідження показує, що ці спайкові білки можуть боротися з більш широким спектром споріднених вірусів.
Крім того, білки шипів продемонстрували високу летальність для попелиці, що свідчить про потенціал нового інсектициду. Ця подвійна дія — блокування передачі вірусу та знищення шкідників — може кардинально змінити правила захисту рослин. Кращим методом доставки буде трансгенні рослини, що експресують шиповий білок, стратегія, яку зараз вивчають нові аспіранти в лабораторії Хека, Стефані Прейсінг і Майкл Вест-Ортіс.
Як і у випадку з усіма новими сільськогосподарськими технологіями, вільні білки колосів пройдуть суворе тестування, щоб гарантувати безпеку перед застосуванням у полі. Тим не менш, новаторська робота Хека є значним прогресом у боротьбі з хворобами, що передаються попелицею, пропонуючи новий потужний інструмент як для фермерів, так і для дослідників.
