Sztuczna inteligencja i naturalna odporność łączą siły w walce z chorobą zazieleniania cytrusów
Zespół kierowany przez prof. YE Jian z Instytutu Mikrobiologii Chińskiej Akademii Nauk zidentyfikował pierwszy mechanizm odporności cytrusów na chorobę zazieleniania cytrusów (HLB), znaną również jako huanglongbing. Badanie szczegółowo opisuje rozwój peptydów przeciwdrobnoustrojowych z wykorzystaniem sztucznej inteligencji (AI) jako obiecującego podejścia terapeutycznego.
HLB, wywoływana przez bakterię Candidatus Liberibacter asiaticus (CLas) i rozprzestrzeniana przez azjatycką miodówkę cytrusową, zdewastowała uprawy cytrusów na całym świecie, powodując roczne straty w wysokości miliardów dolarów. Choroba dotyka ponad 50 krajów w Azji, Afryce, obu Amerykach i Europie.
Odkrycie szlaku odporności
Naukowcy zidentyfikowali kluczowy szlak odporności obejmujący czynnik transkrypcyjny MYC2 i jego oddziałującą ligazę E3, PUB21. Odkryli paralogi PUB21 w liściach curry i pieprzu syczuańskim, które kodują dominująco-negatywną formę PUB21 (PUB21DN), która hamuje aktywność PUB21.
To zahamowanie stabilizuje białko MYC2, wzmacniając szlaki obronne i produkcję antybakteryjnych metabolitów, co zapewnia odporność na HLB. Transgeniczne rośliny cytrusowe zmodyfikowane genetycznie w celu nadekspresji PUB21DN wykazały zwiększoną odporność na chorobę.
Opracowywanie peptydów oparte na sztucznej inteligencji
Zespół wykorzystał technologię przesiewową opartą na sztucznej inteligencji, aby ustabilizować MYC2 poprzez hamowanie aktywności PUB21. Doprowadziło to do identyfikacji peptydów antyproteolitycznych (APP), w tym APP3-14, które wykazały do 80% skuteczności kontroli w próbach polowych.
APP3-14 skutecznie kontrolował patogen CLas wywołujący HLB i zakłócał przenoszenie choroby. To przełomowe odkrycie oferuje podwójną korzyść: ekologiczne bio-pestycyty i strategię zwalczania trudnych do hodowli patogenów poprzez ukierunkowaną stabilizację białek.
Potencjalne zastosowania
Oprócz HLB, ta strategia może rozwiązać problem innych chorób roślin wywoływanych przez trudne do hodowli patogeny, takie jak rdza kukurydzy i zespół nagłego zamierania drzew oliwnych (OQDS). Poprzez ukierunkowanie na efektory patogenów i stabilizację białek odpornościowych gospodarza, to badanie toruje drogę dla innowacyjnych rozwiązań w zakresie odporności na choroby w różnych uprawach, oferując nową nadzieję na globalne zrównoważone rolnictwo.