Fuente:UC Davis.
Investigadores de la Universidad de California, UC Davis descubrieron un prometedor fungicida para combatir las devastadoras enfermedades que afectan a los cultivos. Se trató del producto químico, Ebselen el cual previene las infecciones fúngicas en manzanas, uvas, frutillas, tomates y mejora los síntomas de una infección fúngica preexistente en el arroz.
Según UC Davis, los hongos patógenos son responsables de casi una cuarta parte de las pérdidas mundiales de cultivos. En EEUU estas pérdidas ascienden a unos US $150.000 millones anuales. 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 a las que dirigirse. En un nuevo estudio publicado en Nature Communications, expertos de la UC Davis identificaron candidatos a fungicidas dirigidos contra la autofagia, un proceso de reciclaje celular que ha demostrado ser esencial para la patogenicidad fúngica.
A través de un novedoso método de cribado basado en la bioluminiscencia, los expertos identificaron 30 sustancias químicas que inhiben un paso enzimático clave en la autofagia fúngica. El candidato más prometedor, fue Ebselen, que demostró tener propiedades antiinflamatorias y neuro protectoras en humanos y fue más eficaz para prevenir el crecimiento fúngico in vitro que los fungicidas disponibles actualmente.
“La inhibición de la autofagia reduce significativamente la patogenicidad de varios hongos patógenos devastadores. Nuestros hallazgos aportan conocimientos moleculares que ayudarán a desarrollar la próxima generación de compuestos antifúngicos”, comentó Savithramma Dinesh-Kumar, profesora y catedrática del Departamento de Biología Vegetal de UC Davis.
Importancia de la autofagia
La autofagia es un proceso esencial en hongos, plantas y células animales que les permite reciclar componentes celulares y eliminar productos de desecho tóxicos. Estudios recientes han demostrado que la autofagia interviene en la patogenicidad de los hongos, los investigadores plantearon la hipótesis de que el bloqueo de la autofagia inhibiría la infección fúngica. Por ello se propusieron identificar sustancias químicas que inhibieran la autofagia en los hongos, centrándose en un paso clave de la vía: la escisión de la proteína ATG8 por la enzima ATG4.
Para identificar las sustancias químicas que inhiben esta reacción, el equipo desarrolló una prueba que les permitía visualizar cuándo se producía la reacción y cuándo se bloqueaba. Comprobaron así la capacidad de los hongos para escindir enzimáticamente la ATG8 en presencia de 2.700 sustancias químicas diferentes de una biblioteca de compuestos aprobados por la Administración de Alimentos y Medicamentos de EEUU, FDA. Este método presentó ventajas sobre otros métodos de cribado, ya que permite analizar un gran número de sustancias químicas con gran rapidez.
En total, los investigadores identificaron 30 compuestos químicos que inhibían la escisión y 14 que la potenciaban. Seleccionaron el inhibidor más eficaz, el Ebselen, para realizar más pruebas.
Proteger las plantas de los hongos patógenos
En experimentos realizados el Ebselen impidió la germinación y el crecimiento de hongos mejor que los fármacos que se comercializan actualmente, según Dinesh-Kumar. El equipo también demostró que el Ebselen prevenía las infecciones fúngicas en una serie de especies vegetales y que tenía potencial curativo: Cuando los investigadores aplicaron el producto químico a las hojas de plantas de arroz previamente infectadas por el hongo del añublo del arroz, eliminaron eficazmente la infección.
“Creemos que el Ebselen será útil sobre todo para proteger las plantas contra futuras infecciones, pero también puede eliminar parcialmente las infecciones existentes si se utiliza con suficiente antelación”, afirmó Dinesh-Kumar.
Aunque las pruebas preliminares del equipo indican que el Ebselen inhibe específicamente la autofagia en los hongos, se necesitan más ensayos para garantizar su seguridad. “Dado que la autofagia está muy conservada en distintos organismos, incluidos los humanos, hay que seguir trabajando para comprobar la reactividad cruzada del fármaco”, detalló Dinesh-Kumar.
Los investigadores de la UC Davis también tienen previsto utilizar su método de cribado para analizar aún más sustancias químicas en busca de su capacidad para inhibir la autofagia.
“El espacio químico es muy amplio y algunas bibliotecas químicas tienen más de 50.000 compuestos. El siguiente paso será buscar otros moduladores de la autofagia que puedan ayudar a controlar no sólo los hongos patógenos de las plantas, sino también los de los seres humanos” explicó Dinesh-Kumar. “