Ricerca ha identificato un enzima bersaglio che permetterà di sviluppare nematocidi efficaci e sicuri

Una recente ricerca ha evidenziato che alcuni enzimi dei nematodi, analoghi di enzimi umani, hanno in questi piccoli organismi una differente funzione e in particolare gli aminoacidi di cui sono costituiti. Questa scoperta fa presumere che in futuro sarà possibile ottenere nematocidi efficaci contro una molteplicità di nematodi parassiti delle coltivazioni agricole, oltre che non pericolosi per l'uomo e l'ambiente.

Come riferisce Rick Cote, professore di scienze molecolari, cellulari e biomediche e ricercatore alla Stazione sperimentale agricola dell'Università del New Hampshire: “I nematodi parassiti delle piante sono responsabili delle principali perdite della produzione agricola negli Stati Uniti e nel mondo. Gli attuali antiparassitari chimici sono molto tossici per l'uomo, di qui il bisogno di una 'prossima generazione' di nematocidi che manchi di effetti dannosi sui lavoratori agricoli e l'ambiente. Il nostro lavoro ha identificato gli enzimi fosfo-di-esterasi (PDE), come nuovo obiettivo per lo sviluppo di nematocidi più sicuri e sostenibili.”

La ricerca è stata condotta da Kevin Schuster, studente di dottorato in biochimica; Mohammadjavad Mohammadi, studente di dottorato in ingegneria chimica, Karyn Cahill e Suzanne Matte, ex partecipanti al gruppo di ricerca; Alexis Maillet, laureando in Scienze Biomediche; e Harish Vashisth, assistente in ingegneria chimica.

I ricercatori hanno accentrato la loro attenzione sulle funzioni delle fosfodiesterasi, le quali regolano molti processi fisiologici: in particolare le attività motorie, la riproduzione e la percezione sensoriale. Conseguentemente il contatto dei nematodi con sostanze inibitrici delle fosfodiesterasi ha mostrato di impedire il movimento e l'abilità di percepire il cibo nell'ambiente di vita, da parte dei nematodi. Si spera quindi che queste sostanze potranno in futuro impedire che i nematodi attacchino le radici delle piante da essi parassitizzate.

L'elemento cardine di questo studio è stato però il dimostrare che gli inibitori delle fosfodiesterasi (PDE4), da essi utilizzati, agivano in maniera differente sulle PDE4 umane, rispetto a quelle dei nematodi: fu infatti scoperto che l'inibitore delle PDE4 utilizzato era meno efficace nell'ostacolare l'attività delle PDE4 dei nematodi, poiché esse erano differenti da quelle umane; tali differenze furono successivamente identificate nella composizione aminoacidica e nella struttura molecolare dell'enzima. Tale differenza di azione mostra quindi la possibilità di identificare inibitori delle PDE che siano più specifici e quindi più efficaci sulle PDE dei nematodi, prospettando quindi la possibile messa a punto di nematocidi non pericolosi per gli esseri umani.

Questa decisiva scoperta è stata vincolata a un brevetto dall'Università del NewHampshire. Il successivo obbiettivo è arrivare a sintetizzare una piccola molecola che agisca sulle fosfodiesterasi.

Come riferisce Schuster: 'Avendo mostrato che le fosfodiesterasi dei nematodi differiscono significativamente nella loro sequenza e struttura, noi immaginiamo di essere in grado di progettare nematocidi chimici che selettivamente prendano di mira i nematodi parassiti delle piante. I nematocidi che puntano alle PDE dei nematodi avrebbero il vantaggio aggiunto di non influenzare le colture, poiché le piante mancano di fosfodiesterasi e di essere compatibili con l'ambiente in cui vivono gli animali e l'uomo.'

Cote ha invece riferito: 'Noi crediamo che certe fosfodiesterasi dei nematodi possano controllare dei processi fisiologici vitali, necessari per trovare il cibo, o per la riproduzione e che inibire le PDE dei nematodi possa essere letale, o causare sterilità. La direzione è, nel lungo periodo, di utilizzare la conoscenza guadagnata da questo studio per progettare nuovi composti che inibiscano selettivamente le fosfodiesterasi dei nematodi, senza influenzare quelle di altri animali'.

Il lavoro compiuto alla stazione sperimentale del New Hampshire è stato sostenuto congiuntamente dall'Istituto nazionale per il cibo e l'Alimentazione e dal Ministero dell'Agricoltura statunitense (USDA).

Fonte/i: New Hampshire Agricultural Experiment Station, 27 marzo 2019

Autore dell'articolo: , 31 marzo 2019

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