Các nhà nghiên cứu điều tra tình trạng cây trồng. Được thực hiện bởi: KAUST

Một hợp chất liên kết và ức chế một protein thụ thể quan trọng cung cấp một hướng mới để kiểm soát thực vật ký sinh.

Chất ức chế đặc hiệu đầu tiên không kiểm soát được sâu hại cây trồng, chi cỏ phù thủy Striga hermonthica, đã được phát triển thông qua sự cộng tác bởi KAUST liên ngành do nhà khoa học nông nghiệp Salim Al-Babili và nhà sinh vật học cấu trúc Stefan Arold dẫn đầu.

Witchweed là một cây ký sinh gắn vào rễ của những loại cây ngũ cốc, hút nước và chất dinh dưỡng của chúng. Nó ảnh hưởng đến hơn 60% đất nông nghiệp ở vùng cận Sahara châu Phi, và đang lan rộng khắp các khu vực khác, bao gồm Châu Á, Đông Nam Châu Âu và Ả Rập Xê Út. Chi phí thương mại toàn cầu vượt quá 7 tỷ đô la Mỹ.

Các loài liên quan đến Strigaand đã trở thành một trong những mối đe dọa nghiêm trọng nhất đối với an ninh lương thực toàn cầu”, Imran Haider, một thành viên của nhóm nghiên cứu KAUST cho biết. Tầm quan trọng của sự hủy diệt đã khiến Quỹ Bill & Melinda Gates tài trợ đáng kể cho nhóm nghiên cứu, bao gồm các nhà nghiên cứu trong khoa học sinh học và những người từ Trung tâm Nghiên cứu khoa học sinh học điện toán và các phòng thí nghiệm trọng tâm.

Nhà nghiên cứu Umar Hameed cho biết: “Sự đột phá là ngẫu nhiên”, nhóm nghiên cứu đã nghiên cứu cấu trúc phân tử của một protein thụ thể màng tế bào liên quan đến sự nảy mầm của hạt giống Striga. Protein này, ShHTL7, phải liên kết với các hợp chất thực vật tự  nhiên được gọi là strigolactones trong quá trình nảy mầm hạt giống. Trong khi nghiên cứu để xác định cấu trúc của ShHTL7, các nhà nghiên cứu đã sử dụng phân tử Triton X-100 để hỗ trợ chuẩn bị các mẫu protein.

Hameed nói: “Chúng tôi nhận thấy rằng các phân tử ShHTL7 của chúng luôn có Triton X-100 được kết nối với chúng”. Phát hiện quan trọng tiếp theo là sự gắn kết này của các phân tử Triton X-100 ức chế sự nảy mầm của các hạt giống Striga, hoạt động như một chất anantagonistby ngăn cản các strigolactones tự nhiên bị ràng buộc.

 “Chúng tôi đã sớm nhận ra rằng chúng tôi đã tình cờ gặp hợp chất chì đầu tiên có thể ức chế sự nảy mầm của các hạt giống Striga mà không ảnh hưởng đến cây trồng bị nhiễm bệnh bởi Striga” Haider đã nói. Hoạt động sinh học hữu ích những hợp chất điển hình có thể được tinh chế bằng cách phát triển cấu trúc tương tự, nhưng hiệu quả hơn, hợp chất khác.

Hameed và Haider, dưới sự giám sát của Salim Al-Babili và Stefan Arold, đang sử dụng kết quả của họ như một bước đệm để phát triển các chất ức chế mạnh hơn sẽ gắn kết chặt chẽ hơn và vĩnh viễn với vị trí mà Triton X-100 đã xác định.

Các nhà nghiên cứu tin rằng thành công này là một minh chứng tuyệt vời về sức mạnh của phân tích cấu trúc của protein trong việc xác định các hợp chất có thể liên kết có chọn lọc với protein để ức chế hoạt động của chúng. Họ hy vọng cách tiếp cận này có thể được áp dụng rộng rãi hơn.

Một mục tiêu khác trên máy ra đa của họ là ký sinh Orobanche (chi cỏ chổi) tràn vào phá hoại các loại cây trồng thương mại quan trọng, chẳng hạn như cà chua và hướng dương, ở bán cầu bắc.

Nguyễn Thị Quỳnh Thuận theo Phys.org