Нарат нематоды - карантин күченүче эндопаразит, нарат урман экосистемаларында зур икътисади югалтулар китерә. Хәзерге тикшеренүдә нарат нематодларына каршы галогенат индолларның нематицид активлыгы һәм аларның эш механизмы карала. Нарат нематодларына каршы 5-йодоиндол һәм авермектинның (позитив контроль) нематицид эшчәнлеге охшаш һәм түбән концентрацияләрдә югары булган (10 μг / мл). 5-йодиндол нечкәлекне, репродуктив активлыкны, эмбрион һәм личинкалар үлемен, локомотив тәртибен киметте. Лигандларның умырткасыз умырткасыз специфик глютамат белән капланган хлорид канал рецепторлары белән үзара тәэсире 5-йодоиндол, авермектин кебек, рецепторның актив сайты белән тыгыз бәйләнгән дигән төшенчәне хуплый. 5-Йодоиндол шулай ук нематодларда төрле фенотипик деформацияләр тудырды, аномаль органның таркалуы / кысылуы һәм вакуолизациянең артуы. Бу нәтиҗәләр вакуолларның нематод метиляция-арадаш үлемендә роль уйный алуын күрсәтә. Иң мөһиме, 5-йодиндол үсемлек төрләренә дә (кәбестә һәм торф) агулы булмаган. Шулай итеп, бу тикшеренү шуны күрсәтә: экологик шартларда йодиндол куллану нарат эретү җәрәхәтләрен контрольдә тота ала.
Нарат агач нематоды (Bursaphelenchus xylophilus) нарат агач нематодларына (PWN) керә, нарат урман экосистемаларына зур экологик зыян китерә торган билгеле эндопаразитик нематодлар1. Нарат агачының нематоды аркасында килеп чыккан нарат эретү авыруы берничә континентта, шул исәптән Азия һәм Европада, җитди проблемага әверелә, һәм Төньяк Америкада нематод кертелгән нарат төрләрен юкка чыгара1,2. Нарат агачларының төшүе - зур икътисади проблема, һәм аның глобаль таралу перспективасы борчыла3. Нематод белән түбәндәге нарат төрләренә еш һөҗүм итәләр: Pinus densiflora, Pinus sylvestris, Pinus thunbergii, Pinus koraiensis, Pinus thunbergii, Pinus thunbergii, and Pinus radiata4. Нарат нематоды - инфекциядән соң берничә атна яки берничә ай эчендә нарат агачларын үтерә алган җитди авыру. Моннан тыш, нарат нематод авырулары төрле экосистемаларда еш очрый, шуңа күрә өзлексез инфекция чылбырлары булдырылды1.
Бурсафеленчус ксилофилус - Афеленхоидия һәм 102.5 клэд гаиләсенә караган карантинлы үсемлек-паразитик нематод. Нематод гөмбәләр белән туклана һәм нарат агачларының агач тукымаларында туа, дүрт төрле личинкалар этапына үсә: L1, L2, L3, L4 һәм олылар1,6. Азык җитмәү шартларында нарат нематоды махсус личинкалар стадиясенә - векторын паразитлаштыручы даер - нарат кабыгы коңгызы (Monochamus alternatus) һәм сәламәт нарат агачларына күчерелә. Сәламәт хуҗаларда нематодлар үсемлек тукымалары аша тиз күченәләр һәм паренхимат күзәнәкләр белән тукланалар, бу инфекциядән соң бер ел эчендә берничә сизгерлек реакциясенә, нарат сөртүенә һәм үлеменә китерә.
Нарат нематодларын биологик контрольдә тоту күптән авыр иде, карантин чаралары ХХ гасырга карый. Нарат нематодларын контрольдә тоту өчен хәзерге стратегияләр химик дәвалауны үз эченә ала, шул исәптән агачтан фумиграция һәм нематицидларны агач кәүсәләренә урнаштыру. Иң еш кулланыла торган нематицидлар - авермектин һәм авермектин бензоаты, алар авермектиннар гаиләсенә керәләр. Бу кыйммәтле химикатлар күп нематод төрләренә каршы бик эффектив һәм экологик яктан куркынычсыз санала. Ләкин, бу нематицидларны кат-кат куллану, сайлау басымы барлыкка китерер дип көтелә, бу, әлбәттә, чыдам чыдам нарат нематодларының барлыкка килүенә китерәчәк, бу берничә бөҗәк корткычлары өчен күрсәтелгән, мәсәлән, Лептинотарса декемлината, Плутелла ксилостелла һәм Нематодлар Трихостронгилус колубриформисы һәм Остертагия циркинта10, акрынлап үскән. Шуңа күрә, каршылык үрнәкләрен регуляр рәвештә өйрәнергә һәм нематицидларны PVD белән идарә итү өчен альтернатив, чыгымлы һәм экологик чиста чаралар табу өчен өзлексез тикшерергә кирәк. Соңгы дистәләрдә берничә автор үсемлек экстрактларын, эфир майларын һәм үзгәрүчәннәрне нематод белән идарә итү агентлары итеп кулланырга тәкъдим иттеләр13,14,15,16.
Күптән түгел без Caenorhabditis elegans 17-дә индолның нематицид активлыгын күрсәттек. Индол - микробиаль экологиядә киң таралган күзәнәкле сигнал, микробиаль физиологиягә, спор формалашуына, плазмид тотрыклылыгына, наркоманиягә каршы тору, биофильм формалашу, вируслылык 18, 19 тәэсир итә торган күп функцияләрне контрольдә тота. Индолның һәм аның туемнарының башка патогеник нематодларга каршы активлыгы өйрәнелмәгән. Бу тикшеренүдә без нарат нематодларына каршы 34 индолның нематицид активлыгын тикшердек һәм микроскопия, вакыт аралыгында фотография һәм молекуляр докинг экспериментлары ярдәмендә иң көчле 5-йодиндолның эш механизмын аңлаттык, һәм орлык үсү анализы ярдәмендә үсемлекләргә аның токсик тәэсирен бәяләдек.
Индолның югары концентрацияләре (> 1,0 мм) моңа кадәр нематодларга нематицид эффекты барлыгы хәбәр ителгән иде17. Б. ксилофилусны (катнаш тормыш этаплары) 1 ммда индол яки 33 төрле индол туемнары белән дәвалаганнан соң, Б. ксилофилның үлеме контроль һәм дәвалау төркемнәрендәге тере һәм үлгән нематодларны санап үлчәнде. Биш индол мөһим нематицид активлыгын күрсәтте; дәваланмаган контроль төркемнең исән калуы 24 сәгатьтән соң 95 ± 7% иде. Тикшерелгән 34 индолның 5-йодоиндол һәм 4-флюориндол 1 ммда 100% үлемгә китерде, ә 5,6-дифлороиндиго, метилиндол-7-карбоксилат һәм 7-йодоиндол якынча 50% үлемгә китерде (1 таблица).
5-йодоиндолның вакуол формалашуына һәм нарат агач нематодының матдәләр алмашына тәэсире. А) Авермектин һәм 5-йодоиндолның олылар ир-ат нематодларына тәэсире, (B) L1 этап нематод йомыркалары һәм (C) Б. ксилофилус метаболизмы, (i) вакуоллар 0 сәгатьтә күзәтелмәде, дәвалау нәтиҗәсендә (ii) вакуоллар, (iii) вакуоллар туплануы, (v) вакуоллар барлыкка килү, (вакууллар) вакуоллар (вак) вакуоллар, вакуоллар (вак) вакуоллар барлыкка килү, (v) вакуоллар барлыкка килү, вакуоллар (вак) вакуоллар (вак) вакуоллар (v) вакуоллар барлыкка килү, вакуоллар (v) вакуоллар барлыкка килү, вакуоллар (вак) вакуоллар, вакуоллар (v) вакуоллар барлыкка килү, вакуоллар (v) вакуоллар, вакуоллар (v) вакуоллар). Кызыл уклар вакуолларның шешүен күрсәтәләр, зәңгәр уклар вакуолларның кушылуын күрсәтәләр, кара уклар гигант вакуолларны күрсәтәләр. Масштаб сызыгы = 50 мм.
Моннан тыш, бу тикшеренү шулай ук нарат нематодларында метан китергән үлемнең эзлекле процессын тасвирлады (4C рәсем). Метаноген үлем - күренекле цитоплазмик вакуоллар туплануы белән бәйле күзәнәк үлеменең апоптотик булмаган төре27. Нарат нематодларында күзәтелгән морфологик җитешсезлекләр метан китергән үлем механизмы белән тыгыз бәйләнгән булып күренә. Төрле вакытта микроскопик тикшерү күрсәткәнчә, гигант вакуоллар 5-йодоиндолга (0,1 мм) тәэсир иткәннән соң барлыкка килгән. Микроскопик вакуоллар 8 сәгать дәваланудан соң күзәтелде, һәм аларның саны 12 сәгатьтән соң артты. Берничә зур вакуол 14 сәгатьтән соң күзәтелде. Берничә кушылган вакуоллар 12-16 с дәваланудан соң ачык күренде, бу вакуол кушылуның метаноген үлем механизмының нигезе булуын күрсәтә. 20 сәгатьтән соң, корт эчендә берничә зур вакуол табылды. Бу күзәтүләр С. элеганнарда метозның беренче отчетын күрсәтәләр.
5-йодоиндол белән эшкәртелгән кортларда вакуол агрегаты һәм ярылуы да күзәтелде (5 нче рәсем), бу кортның бөкләнүе һәм вакуолның әйләнә-тирәгә чыгарылуы белән раслана. Вакуолның өзелүе йомырка кабыгы мембранасында да күзәтелә, ул гадәттә L2 чыгару вакытында саклана (өстәмә рәсем. S2). Бу күзәтүләр вакуол формалашу һәм супурация процессында сыеклык туплануны һәм осморегулятор уңышсызлыкны, шулай ук кире күзәнәк җәрәхәтен (RCI) катнашуны хуплый (5 нче рәсем).
Йодның күзәтелгән вакуол формалашуындагы ролен гипотезалап, без натрий йоды (NaI) һәм калий йоды (KI) нематицид активлыгын тикшердек. Ләкин, концентрацияләрдә (0,1, 0,5 яки 1 мм), алар нематодның яшәвенә дә, вакуол формалашуына да тәэсир итмәделәр (өстәмә рәсем. S5), 1 мм KI бераз нематицид эффекты булса да. Икенче яктан, 7-йодиндол (1 яки 2 мм), 5-йодиндол кебек, күп вакуоллар һәм структур деформацияләр тудырды (С6 өстәмә рәсем). Ике йодиндоль нарат нематодларында охшаш фенотипик үзенчәлекләрне күрсәттеләр, ә NaI һәм KI күрсәтмәде. Кызык, индол тикшерелгән концентрацияләрдә Б. ксилофилда вакуол формалаштырмады (мәгълүматлар күрсәтелмәгән). Шулай итеп, нәтиҗәләр индол-йод комплексының Б. ксилофилның вакуолизациясе һәм метаболизмы өчен җаваплы булуын расладылар.
Нематицид эшчәнлеге өчен сынап каралган индоллар арасында 5-йодоиндолның иң югары тайпылу индексы -5,89 ккал / мол булган, аннары 7-йодиндол (-4.48 ккал / мол), 4-флюориндол (-4.33), һәм индол (-4.03) (6-нчы рәсем). 5-йодоиндолның 218 лейцин белән арка сөяге водород бәйләнеше аның бәйләнешен тотрыклыландыра, калган барлык индол туемнары водород бәйләнешләре аша 260 серинасына бәйләнә. Башка модельле йодоиндоллар арасында 2-йодиндолның бәйләү кыйммәте -5.248 ккал / мол, бу аның төп водород бәйләнеше 218 лейцин белән бәйле. Башка билгеле бәйләнешләр арасында 3-йодоиндол (-4,3 ккал / мол), 4-йодоиндол (-4.0 ккал / мол), һәм 6-флюориндол (6-флюориндол). Күпчелек галогенлаштырылган индоллар һәм индоллар, 5-йодоиндол һәм 2-йодоиндолдан кала, 260 серин белән бәйләнеш ясыйлар. 218 лейцин белән водород бәйләнешенең эффектив рецептор-лиган бәйләнешен күрсәтә, ивермектин өчен күзәтелгәнчә (S7 өстәмә рәсем), йодоиндол һәм 2-йод кебек. 218 лейцин аша GluCL рецепторы (6-нчы рәсем һәм өстәмә рәсем. S8). Без бу бәйләү GluCL комплексының ачык күзәнәк структурасын саклап калу өчен таләп ителүен һәм GluCL рецепторы, 5-йодоиндол, 2-йодоиндол, авермектин һәм ивермектинның актив сайтына ныклап бәйләнүен таләп итәбез, шулай итеп ион каналын ачык тотарга һәм сыеклык алу мөмкинлеген бирергә.
GluCLга индол һәм галогенатланган индолның молекуляр докингы. (A) индол, (B) 4-флюориндол, (C) 7-йодиндол, һәм (D) 5-йодоиндол лигандларын GluCL актив сайтына бәйләү юнәлешләре. Протеин тасма белән күрсәтелә, арка сөяге водород бәйләнешләре сары нокталы сызыклар итеп күрсәтелә. (A ′), (B ′), (C ′), һәм (D ′) тиешле лигандларның әйләнә-тирә аминокислота калдыклары белән үзара тәэсирен күрсәтәләр, һәм ян чылбырлы водород бәйләнешләре алсу нокталы уклар белән күрсәтелә.
5-йодиндолның кәбестә һәм торф орлыкларының үсүенә токсик тәэсирен бәяләү өчен экспериментлар үткәрелде. 5-йодиндол (0,05 яки 0,1 мм) яки авермектин (10 μг / мл) башлангыч үсүгә һәм үсемлек үсүенә аз тәэсир иттеләр (7 нче рәсем). Моннан тыш, эшкәртелмәгән контрольнең үсү дәрәҗәсе белән 5-йодоиндол яки авермектин белән эшкәртелгән орлыклар арасында зур аерма табылмады. 5-йодоиндолның 1 мм (аның актив концентрациясеннән 10 тапкырга) латаль тамырлар үсешен бераз тоткарлаган булса да, тапроутның озынлыгына һәм формалашкан каптал тамырларының саны аз иде. Бу нәтиҗәләр шуны күрсәтә: 5-йодоиндол үсемлек күзәнәкләренә токсыз һәм өйрәнелгән концентрацияләрдә үсемлек үсеш процессларына комачауламый.
5-йодоиндолның орлык үсүенә тәэсире. М. Чәчү 3 көн инкубациядән соң 22 ° C ка теркәлде.
Бу тикшерү нематодны индоллар белән үтерү очракларын хәбәр итә. Иң мөһиме, бу нод энәләрендә йодоиндолның метиляциягә китерүче беренче отчеты (вак вакуолларның әкренләп гигант вакуолларга кушылуы, ахыр чиктә мембрананың ярылуына һәм үлеменә китерә торган процесс), йодоиндол коммерция нематицид авермектинныкына охшаган мөһим нематицид үзлекләрен күрсәтә.
Моңарчы инколлар прокариотларда һәм эукариотларда берничә сигнал функциясен башкарулары турында хәбәр иттеләр, шул исәптән биофильмны тыю / формалаштыру, бактерияләр исән калу, һәм патогенитет 19,32,33,34. Күптән түгел, галогенатланган индолларның, индол алкалоидларының, һәм ярымсинтетик индол туемнарының потенциаль терапевтик эффектлары киң тикшеренү кызыксынуын җәлеп итте35,36,37. Мәсәлән, галогенатланган индоллар өзлексез Escherichia coli һәм Staphylococcus aureus күзәнәкләрен үтерү өчен күрсәтелде37. Моннан тыш, галогенат индолларның башка төрләргә, төрләргә, патшалыкларга каршы эффективлыгын өйрәнү фәнни кызыксыну уята, һәм бу тикшеренү бу максатка ирешү өчен адым.
Монда без С. элеганнарда 5-йодоиндол-үлемгә китерә торган механизм тәкъдим итәбез, кире күзәнәк җәрәхәтләре (RCI) һәм метиляция нигезендә (4C һәм 5 нче рәсемнәр). Паффинг һәм вакуолар дегерация кебек эдематик үзгәрешләр RCI һәм метиляция күрсәткечләре, цитоплазмада гигант вакуоллар булып күрсәтелә48,49. RCI энергия җитештерүгә комачаулый, ATP җитештерүне киметә, ATPase насосының ватылуына китерә, яки күзәнәк мембраналарын өзә һәм Na +, Ca2 +, һәм су 50,51,52 тиз агып китә. Интрацитоплазмик вакуоллар хайван күзәнәкләрендә цитоплазмада сыеклык туплануы нәтиҗәсендә Ca2 + һәм су агымы аркасында барлыкка килә53. Кызык, зарар вакытлыча булса һәм күзәнәкләр билгеле бер вакыт эчендә АТП җитештерә башласа, күзәнәк зарарының бу механизмы кире кайтарыла, ләкин зарар дәвам итсә яки начарайса, күзәнәкләр үлә.54 Безнең күзәтүләр шуны күрсәтә: 5-йодоиндол белән эшкәртелгән нематодлар стресс шартларына эләккәннән соң гадәти биосинтезны торгыза алмыйлар.
Б. ксилофилда 5-йодоиндол китергән метиляция фенотибы йодның булуы һәм аның молекуляр бүленеше аркасында булырга мөмкин, чөнки 7-йодоиндол Б.-ксилофилга 5-йодиндолга караганда азрак комачаулый (1 таблица һәм өстәмә рәсем S6). Бу нәтиҗәләр өлешчә Мальта һ.б. тикшеренүләренә туры килә. (2014), ул хәбәр иткәнчә, пиридил азотының инодолдагы пара-мета-позициягә күчүе вакуолизацияне, үсешне тыюны һәм U251 күзәнәкләрендәге цитотоксиклылыкны юкка чыгарган, молекуланың протеиндагы актив сайт белән үзара тәэсире критик 27,44,45. Бу тикшеренүдә күзәтелгән индол яки галогенатланган индоллар һәм GluCL рецепторлары арасындагы үзара тәэсир итү дә бу төшенчәне хуплый, чөнки 5 һәм 2-йодоиндол GluCL рецепторлары белән тикшерелгән бүтән индолларга караганда көчлерәк бәйләнгән (6-нчы рәсем һәм өстәмә рәсем S8). Йодның икенче яки бишенче позициясендә йод GluCL рецепторының 218 лейцинына арка сөяге водород бәйләнеше белән бәйләнергә тиеш булган, ә башка галогенатланган индоллар һәм индол 260 серины белән зәгыйфь чылбырлы водород бәйләнешләрен барлыкка китерәләр (6-нчы рәсем). Шуңа күрә без галогенны локализацияләү вакуолар дегерация индукциясендә мөһим роль уйный дип фаразлыйбыз, ә 5-йодоиндолны тыгыз бәйләү ион каналын ачык саклый, шуның белән тиз сыеклык агымы һәм вакуол ярылырга мөмкинлек бирә. Ләкин, 5-йодоиндолның җентекле эш механизмы билгеле булырга тиеш.
5-йодоиндолны практик кулланганчы, аның үсемлекләргә агулы эффектын анализларга кирәк. Безнең орлык үсү тәҗрибәләре күрсәткәнчә, 5-йодоиндол орлыкның үсүенә яки өйрәнелгән концентрацияләрдә үсеш процессларына тискәре йогынты ясамаган (7 нче рәсем). Шулай итеп, бу тикшеренү нарат нематодларының нарат агачларына зарарлылыгын контрольдә тоту өчен экологик мохиттә 5-йодоиндол куллану өчен нигез бирә.
Элеккеге докладлар күрсәткәнчә, индолга нигезләнгән терапия антибиотикларга каршы тору һәм яман шеш авыруларын чишү өчен потенциаль алым булып тора. Моннан тыш, индоллар антибактериаль, антиканцер, антиоксидант, ялкынсынуга каршы, антидиабетик, антивирус, антипролифератив һәм антимонополь эшчәнлеккә ия һәм наркотиклар үсеше өчен өметле нигез булып хезмәт итә алалар 56,57. Бу тикшеренү беренче тапкыр йодны антипаразитик һәм антелминтик агент буларак куллануны тәкъдим итә.
Авермектин өч дистә ел элек ачылган һәм 2015 елда Нобель премиясенә лаек булган, һәм аны антелминтика буларак куллану әле дә актив дәвам итә. Ләкин, нематодларда һәм бөҗәк корткычларында авермектиннарга каршы торуның тиз үсеше аркасында, нарат агачларында PWN инфекциясен контрольдә тоту өчен альтернатив, аз чыгымлы һәм экологик чиста стратегия кирәк. Бу тикшеренү шулай ук 5-йодоиндол нарат нематодларын үтерә торган механизм турында хәбәр итә һәм 5-йодоиндолның үсемлек күзәнәкләренә аз токсиклылыгы бар, бу киләчәктә коммерция куллану өчен яхшы перспективалар ача.
Барлык экспериментлар ungнгнам Университетының Этика Комитеты, Геонгсан, Корея тарафыннан расланды, һәм методлар Yeнгнам Университеты Этика Комитеты күрсәтмәләре нигезендә башкарылды.
Йомырка инкубация экспериментлары билгеләнгән процедуралар ярдәмендә үткәрелде43. Бала чыгару ставкаларын бәяләү өчен, 1 көнлек олы нематодлар (якынча 100 хатын-кыз һәм 100 ир-ат) гөмбә булган Петри ашамлыкларына күчерелде һәм 24 сәг. Аннары йомырка изоляцияләнде һәм 5-йодоиндол (0,05 мм һәм 0,1 мм) яки авермектин (10 μг / мл) белән стериль дистилляцияләнгән суда асылмалы итеп эшкәртелде. Бу асылмалар (500 μл; якынча 100 йомырка) 24 кое тукымасы культурасы тәлинкәсе коеларына күчерелгән һәм 22 ° C инкубацияләнгән. L2 санау 24 сәгать инкубациядән соң ясалды, ләкин күзәнәкләр яхшы платина чыбык белән стимуллашканда хәрәкәтләнмәсәләр, үлгән дип саналдылар. Бу эксперимент ике этапта үткәрелде, һәрберсе алты тапкыр кабатланды. Ике эксперименттан алынган мәгълүматлар берләштерелде һәм тәкъдим ителде. Кадрлар проценты түбәндәгечә исәпләнә:
Ларваль үлеме алдан эшләнгән процедуралар ярдәмендә бәяләнде. Нематод йомыркалары җыелган һәм яралгылар L2 этап личинкаларын чыгару өчен стериль дистилляцияләнгән суда синхронлаштырылган. Синхрон личинкалар (якынча 500 нематод) 5-йодоиндол (0,05 мм һәм 0,1 мм) яки авермектин (10 μг / мл) белән эшкәртелде һәм B. кинотеатрында Петри тәлинкәләрендә тәрбияләнде. 22 ° C температурада 48 с инкубациядән соң, нематодлар стериль дистилляцияләнгән суда җыелдылар һәм L2, L3, L4 этаплары булуын тикшерделәр. L3 һәм L4 этапларының булуы личинкалар трансформациясен күрсәттеләр, ә L2 этапның булуы бернинди үзгәрүне күрсәтмәде. Рәсемнәр iRiS ™ санлы күзәнәк күзаллау системасы ярдәмендә алынган. Бу эксперимент ике этапта үткәрелде, һәрберсе алты тапкыр кабатланды. Ике эксперименттан алынган мәгълүматлар берләштерелде һәм тәкъдим ителде.
Орлыкларга 5-йодоиндол һәм авермектинның токсиклылыгы Мурашиге һәм Ског агар тәлинкәләрендә үсемлек сынаулары ярдәмендә бәяләнде.62 Б. Олерасея һәм Р.Рафаниструм орлыклары беренче тапкыр стериль дистилляцияләнгән суга баттылар, 1 мл 100% этанол белән стерилизацияләнделәр, 1 мл 50% коммерция агартылды, 1 мл натрий гипохлор белән стерилизацияләнделәр, 3 мл натрий гипохлор белән. Аннары стерилизацияләнгән орлыклар 0,86 г / л (0,2Х) Мурашиге һәм Ског урта һәм 0,7% бактериологик агар булган 5-йодиндол яки авермектин булган үсемлек агар тәлинкәләренә бастырылды. Тәлинкәләр 22 ° C температурада инкубацияләнде, һәм рәсемнәр 3 көн инкубациядән соң алынды. Бу эксперимент ике этапта үткәрелде, аларның һәрберсендә алты тапкыр кабатлау булды.
Пост вакыты: 26-2025 февраль