Исследователи создают природные инсектицидные белки для борьбы с устойчивыми вредителями

Ученые из Гарварда разработали молекулы, которые могут помочь решить одну из самых острых проблем современного сельского хозяйства: распространение насекомых, устойчивых к признакам, созданным для защиты культур от вредителей.

Используя технологию фаг-ассистированной непрерывной эволюции (PACE), разработанную профессором химии и химической биологии Гарварда Дэвидом Лю и его коллегами, команда исследователей создала новые формы природного инсектицидного белка — "Bt-токсина". Эти белки можно использовать для борьбы с устойчивостью насекомых к Bt-токсину.

Лю — автор-корреспондент исследования, соавторами которого стали аспирант Ахмед Х. Бадран из Гарварда, энтомолог из Корнеллского университета Пин Ван и ряд ученых из компании Monsanto, производящей Bt-культуры. Работа опубликована 5 мая в журнале Nature (онлайн — 27 апреля).

Цель и метод

• Целью было перенацелить Bt-токсин на другой белок в кишечнике насекомого с помощью эволюции и убить насекомых, устойчивых к природному Bt-токсину.
• С помощью PACE были созданы новые Bt-токсины с десятками изменений аминокислот за 500 поколений всего за 22 дня. Традиционными методами это могло бы занять около десяти лет.
• Ключевым шагом стала недавняя разработка системы PACE, отбирающей белки по способности связываться с целевым белком, что критично для действия Bt-токсина.

Результаты и перспективы

• Устойчивые насекомые переносили уровень природного Bt-токсина в 1000 раз выше, чем чувствительные. Новые, эволюционировавшие токсины убивали устойчивых насекомых в до 335 раз эффективнее, почти полностью восстанавливая утраченную эффективность.
• Система позволяет создавать множество новых Bt-токсинов, нацеленных на разные белки насекомых, или даже токсины, действующие на несколько белков одновременно, что значительно затрудняет выработку устойчивости.
• Платформа PACE может применяться в различных областях, включая здравоохранение для открытия новых терапевтических белков. Офис технологического развития Гарварда выдал Monsanto ограниченную эксклюзивную лицензию на использование PACE в сельскохозяйственных приложениях.

Значение работы

По словам Дэвида Лю, эта работа направлена на преодоление одной из главных угроз для поддержания урожайности в современном сельском хозяйстве. Он подчеркивает, что исследования должны приносить пользу за пределами лаборатории, и этот проект нацелен на важную цель — защиту и улучшение способности человечества прокормить себя.