Representación de la molécula de herbicida (arriba), que inhibe una enzima (parte inferior) que las plantas necesitan. Crédito: Tang Research Group / UCLA Samueli

Un jardín puede ser un entorno competitivo. Las plantas y los microorganismos invisibles en el suelo necesitan un espacio valioso para crecer. Y para ganar ese espacio, un microbio puede producir y usar químicos que maten a sus competidores de plantas. Pero el microbio también necesita inmunidad contra sus propios venenos.

Al buscar ese escudo protector en microorganismos, específicamente el Eso puede lograrlo, un equipo de ingenieros y científicos de UCLA descubrió un nuevo y potencialmente muy eficaz tipo de herbicida. Este hallazgo podría conducir a la primera nueva clase de herbicidas comerciales en más de 30 años, un resultado importante a medida que las malezas continúen desarrollando resistencia a los regímenes.

Utilizando una técnica que combina la ciencia de los datos y la genómica, el equipo encontró el nuevo herbicida buscando los genes de miles de hongos en uno que podría proporcionar inmunidad contra los hongos venenosos. Este enfoque se conoce como ” -dirección de genoma dirigida “.

El estudio, que fue publicado en Naturaleza , también señala el potencial de este enfoque impulsado por la genómica para ser utilizado en medicina, con aplicaciones que van desde nuevos antibióticos hasta medicamentos avanzados contra el cáncer.

“Los microorganismos son muy inteligentes para protegerse de las moléculas potentes que fabrican para matar a sus enemigos”, dijo Yi Tang, investigador co-principal del estudio y profesor de ingeniería química y biomolecular de la UCLA, y de química y bioquímica. “La presencia de estos genes de resistencia proporciona una ventana a las funciones de las moléculas, y puede permitirnos descubrir estas moléculas y aplicarlas a diversas aplicaciones en la salud humana y la agricultura”.

Por ejemplo, si se encuentra un gen de resistencia que protege un microorganismo de un producto antibacteriano, existe la posibilidad de que el microorganismo también tenga genes para producir ese mismo compuesto antibacteriano. Ese descubrimiento podría conducir a nuevos medicamentos antibacterianos.

El nuevo herbicida actúa inhibiendo la función de una enzima necesaria para ‘supervivencia. La enzima es un catalizador clave en una vía metabólica importante que produce aminoácidos esenciales. Cuando esta vía se interrumpe, las plantas mueren.

Esta vía no está presente en los mamíferos, incluidos los humanos, por lo que ha sido un objetivo común en la investigación y desarrollo de herbicidas. El nuevo herbicida funciona en una parte diferente de la ruta que los herbicidas actuales. Un producto comercial que lo use requerirá más investigación y aprobación regulatoria.

“Un aspecto emocionante del trabajo es que no solo descubrimos un nuevo herbicida, sino también su objetivo exacto en la planta, abriendo la posibilidad de modificar los cultivos para que sean resistentes a un producto comercial basado en este herbicida”, dijo el co-director del estudio. el investigador Steven Jacobsen, profesor de biología molecular, celular y del desarrollo en UCLA College e investigador del Instituto Médico Howard Hughes. “Estamos buscando trabajar con grandes compañías de agroquímicos para desarrollar aún más esta prometedora ventaja”.

Para confirmar la eficacia del nuevo herbicida, el equipo de UCLA probó el producto producido por el hongo en una planta común utilizada en estudios de laboratorio llamada Arabidopsis. En experimentos, el producto mató a las plantas después de que fueron rociadas con él. Los investigadores también implantaron el gen de resistencia del hongo en los genomas de Arabidopsis. Las plantas que tenían el gen de resistencia implantado en ellas eran inmunes al herbicida.

“El surgimiento de malezas resistentes a los herbicidas está frustrando cada clase de herbicida en uso, de hecho, no ha habido un nuevo tipo comercializado en los últimos 30 años”, dijo Yan Yan, un estudiante graduado de ingeniería química de la UCLA que fue autor principal de el papel. “Creemos que este nuevo y poderoso herbicida, combinado con cultivos que son inmunes a él, complementará los esfuerzos urgentes para superar la maleza”.


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Más información: Yan Yan et al, descubrimiento dirigido por un gen de resistencia de un herbicida de producto natural con un nuevo modo de acción, Naturaleza (2018) DOI: 10.1038 / s41586-018-0319-4