Investigadores de la Universidad de California, UC Davis, descubrieron un fungicida prometedor para combatir enfermedades devastadoras que afectan los cultivos. Fue el producto químico Ebselen, que previene las infecciones por hongos en manzanas, uvas, fresas y tomates y mejora los síntomas de una infección por hongos preexistente en el arroz.
Según UC Davis, los hongos patógenos son responsables de casi una cuarta parte de las pérdidas mundiales de cultivos. En Estados Unidos, estas pérdidas ascienden a unos 150 mil millones de dólares al año. 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 atacar. En un nuevo estudio publicado en Nature Communications, los expertos de UC Davis identificaron candidatos a fungicidas dirigidos a la autofagia, un proceso de reciclaje celular que se ha demostrado que es esencial para la patogenicidad de los hongos.
Mediante un novedoso método de detección basado en la bioluminiscencia, los expertos identificaron 30 sustancias químicas que inhiben un paso enzimático clave en la autofagia de los hongos. El candidato más prometedor fue Ebselen, que demostró tener propiedades antiinflamatorias y neuroprotectoras en humanos y fue más eficaz para prevenir el crecimiento de hongos in vitro que los fungicidas disponibles actualmente.
“La inhibición de la autofagia reduce significativamente la patogenicidad de varios patógenos fúngicos devastadores. “Nuestros hallazgos proporcionan información molecular que ayudará a desarrollar la próxima generación de compuestos antifúngicos”, dijo Savithramma Dinesh-Kumar, profesora y presidenta del Departamento de Biología Vegetal de UC Davis.
Importancia de la autofagia
La autofagia es un proceso esencial en células de hongos, plantas y animales que les permite reciclar componentes celulares y eliminar productos de desecho tóxicos. Estudios recientes han demostrado que la autofagia está implicada en la patogenicidad de los hongos; los investigadores plantearon la hipótesis de que bloquear la autofagia inhibiría la infección por hongos. Por lo tanto, se propusieron identificar sustancias químicas que inhiban la autofagia en los hongos, centrándose en un paso clave en la ruta: 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 permitió visualizar cuándo ocurrió la reacción y cuándo se bloqueó. De este modo, comprobaron la capacidad de los hongos para escindir enzimáticamente ATG8 en presencia de 2.700 sustancias químicas diferentes de una biblioteca de compuestos aprobados por la Administración de Alimentos y Medicamentos de EE. UU., FDA. Este método presentó ventajas sobre otros métodos de cribado, ya que permite analizar muy rápidamente una gran cantidad de sustancias químicas.
En total, los investigadores identificaron 30 compuestos químicos que inhibían la escisión y 14 que la potenciaban. Seleccionaron el inhibidor más eficaz, Ebselen, para realizar más pruebas.
Proteger las plantas de hongos patógenos.
Según Dinesh-Kumar, en experimentos, Ebselen impidió la germinación y el crecimiento de los hongos mejor que los fármacos actualmente comercializados. El equipo también demostró que Ebselen prevenía las infecciones fúngicas en varias especies de plantas y 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, eliminó efectivamente la infección.
“Creemos que Ebselen será útil principalmente para proteger las plantas contra futuras infecciones, pero también puede eliminar parcialmente las infecciones existentes si se usa lo suficientemente temprano”, dijo Dinesh-Kumar.
Aunque las pruebas preliminares del equipo indican que Ebselen inhibe específicamente la autofagia en los hongos, se necesitan más ensayos para garantizar su seguridad. “Dado que la autofagia está altamente conservada en diferentes organismos, incluidos los humanos, se necesita más trabajo para verificar la reactividad cruzada del fármaco”, explicó Dinesh-Kumar.
Los investigadores de UC Davis también planean utilizar su método de detección para probar más sustancias químicas para determinar 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 en las plantas, sino también en los humanos”, explicó Dinesh-Kumar. “
