戰勝大自然的抗真菌武器庫
植物產生的一種抗真菌化合物至少對一種真菌不起作用。理化學研究所的科學家發現了一種寄生真菌如何使某些植物產生的一種強力抗真菌化合物變得無害。這一發現不僅讓人們對植物和寄生蟲之間正在進行的軍備競賽有了一個有趣的了解,而且還有助於為人類開發新的療法。
感染植物的寄生真菌是一項重大的經濟負擔,因為它們會造成農作物的重大損失。這極大地刺激了科學家去了解植物與真菌之間的相互作用。
許多植物通過產生殺死真菌的小分子來抵禦真菌。Rocaglates 就是這樣一個抗真菌藥家族,它通過與一種名為elF4A 的分子結合來發揮作用,真菌和動植物一樣,都需要這種分子來製造必需的蛋白質。
岩崎慎太郎以前在美國辦公室裡的Aglaia 植物,儘管生產抗真菌化合物rocaglate,但還是感染了真菌(下圖)。岩崎的團隊發現了真菌是如何躲避rocaglate的作用並感染Aglaia的。圖片來源:© 2023 RNA 系統生物化學實驗室
現在,理化學研究所RNA 系統生物化學實驗室的岩崎慎太郎(Shintaro Iwasaki)及其合作者發現了一種真菌物種,它能夠避免rocaglates的致命影響。
“這一發現在很大程度上歸功於偶然性。”岩崎說:”這是一次偶然的意外。當時,他在美國研究一種名為米仔蘭的普通家庭植物。岩崎隨後來到日本理化學研究所工作,但由於外國植物的進口限制,他無法帶走這種植物。”
岩崎說:”於是,我讓實驗室的一名學生給植物澆水,讓它保持健康,因為進一步的實驗可能需要它。但這名學生澆水過多。”
結果,植物感染了真菌。這讓岩崎大吃一驚,因為Aglaia能產生鱗片,因此本應免受真菌感染。
理化學研究所RNA 系統生物化學實驗室的岩崎慎太郎(左一)和他的研究小組證明,eIF4A 的一種突變形式使真菌能夠躲避植物產生的rocaglates的毒性作用。圖片來源:© 2023 RIKEN
岩崎和他的團隊對這種真菌如何生存感到好奇,於是開始對它進行分析。他們發現,這種真菌的elF4A 編碼基因與普通的elF4A 基因只有一處不同。這個點突變產生了一種略微改良的elF4A 形式,它無法與rocaglates結合,從而保護它們不受真菌的侵害。
為了證明情況確實如此,岩崎將該基因轉移到一種感染黃瓜的真菌上,結果發現,即使使用一種從rocaglates中提取的化學物質,真菌也能在黃瓜上茁壯成長。有趣的是,產生rocaglates的植物也採用了同樣的策略來防止自己受到rocaglates的毒害。
由於rocaglates在治療COVID-19和癌症等疾病方面正引起人們的興趣,這一發現可能與未來的療法有關。”岩崎說:”有些人可能會發生與真菌類似的突變,從而無法從基於rocaglates的治療中獲益。