Los gusanos redondos que se alimentan de plantas causan aproximadamente $ 100 mil millones en daños anuales a los cultivos globales. Ahora, los investigadores de la Universidad de New Hampshire han hecho un descubrimiento pendiente de patente de que ciertas enzimas en los gusanos redondos, llamados nematodos, se comportan de manera diferente a las mismas enzimas en los seres humanos, con los aminoácidos potencialmente jugando un papel clave.

Los resultados, presentado en la revista MÁS UNO , son importantes porque promueven los esfuerzos científicos para desarrollar nuevos plaguicidas más respetuosos con el medio ambiente para gestionar los nematodos y reducir el daño mundial a los cultivos agrícolas como el maíz, algodón, trigo, haba de soja, arroz, y patata.

"Los nematodos parásitos de las plantas son responsables de importantes pérdidas en la producción de cultivos en los Estados Unidos y en todo el mundo, "dijo Rick Cote, profesor de molecular, celular, y ciencias biomédicas e investigador de la Estación Experimental Agrícola de New Hampshire.

"Los nematicidas químicos actuales son altamente tóxicos para los humanos, de ahí la necesidad de nematicidas de "próxima generación" que carezcan de efectos adversos sobre los trabajadores agrícolas y el medio ambiente. Nuestro trabajo identificó las enzimas fosfodiesterasas como nuevos objetivos para el desarrollo de nematicidas más sostenibles ".

Además de Cote, la investigación fue realizada por Kevin Schuster, estudiante de doctorado en bioquímica; Mohammadjavad Mohammadi, estudiante de doctorado en ingeniería química; Karyn Cahill y Suzanne Matte, ex personal de investigación; Alexis Maillet, estudiante de pregrado en ciencias biomédicas; y Harish Vashisth, profesor asistente de ingeniería química.

Específicamente, investigadores se centraron en las enzimas fosfodiesterasas (PDE). Todos los animales usan PDE para regular muchos procesos fisiológicos, incluida la motilidad, reproducción, y percepción sensorial. Previamente, Cote y Schuster encontraron que la exposición de nematodos vivos a ciertos compuestos, llamados inhibidores de PDE, Impedir la acción de las PDE, obstaculizando el movimiento de los nematodos y su capacidad para detectar alimentos en su entorno. La esperanza es que la aplicación de inhibidores de PDE específicos de nematodos en los campos agrícolas podría evitar que los nematodos parásitos de las plantas infecten las raíces de las plantas.

En este estudio, Los investigadores compararon las reacciones de una PDE humana, específicamente la PDE4, con las reacciones del nematodo PDE4 cuando aplicaron el mismo inhibidor de la PDE a cada enzima. Descubrieron que en todos los casos, los inhibidores de PDE que probaron tuvieron menos éxito en obstaculizar la actividad de la enzima nematodo en comparación con la actividad de la enzima humana.

Esto llevó a Vashisth y Mohammadi a estudiar, a nivel atómico, qué aminoácidos de las enzimas PDE4 son responsables de estas diferencias farmacológicas. Descubrieron que ciertos aminoácidos, así como las diferencias en la estructura general de las dos enzimas, contribuyen a la reducción de la eficacia de los inhibidores de PDE para bloquear la acción de la enzima nematodo. UNH ha presentado una patente para este descubrimiento, que está disponible para licencia a través de UNHInnovation.

"Al haber demostrado que las PDE de nematodos difieren significativamente en su secuencia y estructura, imaginamos poder diseñar nematicidas químicos que se dirijan selectivamente a los nematodos parásitos de las plantas. Los nematicidas dirigidos a nematodos PDE tendrían la ventaja adicional de no afectar los cultivos, dado que las plantas carecen de PDE, y ser respetuosos con el medio ambiente para los animales y los seres humanos, ", Dijo Schuster.

Los investigadores están ampliando su estudio de los efectos de la aplicación de inhibidores de PDE a nematodos vivos. "Creemos que ciertas PDE de nematodos pueden controlar los procesos fisiológicos vitales necesarios para encontrar alimento o reproducirse, y que la inhibición de las PDE de nematodos puede ser letal o causar esterilidad. La dirección a largo plazo de esta investigación es utilizar los conocimientos adquiridos en este estudio para diseñar nuevos compuestos que inhiban selectivamente las PDE de nematodos sin afectar a otras PDE de animales. "Dijo Cote.

La investigación se presenta en MÁS UNO en "Análisis farmacológico y de dinámica molecular de las diferencias en la unión del inhibidor a PDE4 humana y nematodo:implicaciones para el manejo de nematodos parásitos".