Nhóm nghiên cứu ở trường Đại học California, Berkeley, khám phá rằng nấm Magnaporthe oryzae tiết ra một loại enzyme có khả năng hình thành lối vào trên bề mặt lá, tạo điều kiện cho nấm xâm nhập vào lá. Một khi nấm xâm nhập vào bên trong lá, nó sẽ tăng trưởng và sinh sản rất nhanh và có khả năng gây bệnh và giết chết cây. Công trình nghiên cứu này vừa được công bố trên tạp chí rất uy tín PNAS. Marletta, Giáo sư sinh hóa và sinh học phân tử tế bào và cộng sự đã miêu tả đặc tính cấu trúc của enzyme PMO và cơ chế hoạt động của enzyme để xâm nhập vào cây. Enzyme PMO đã được nhóm nghiên cứu khám phá cách đây hơn 10 năm từ nấm Neurospora.

      Trong giai đoạn đầu xâm nhập, nấm M. oryzae sẽ hình thành một cấu trúc đặc biệt gọi là appressorium để bám đến lá và tạo thành áp suất thẩm thấu để xâm nhập qua lớp cutin và vách tế bào giàu polysaccharide. Cùng lúc này, nấm M. oryzae tiết ra enzyme MoPMO9A, một enzyme thuộc nhóm Polysaccharide monooxygenase (PMO), với 1 phần enzyme bám với nấm và 1 phần khác chứa nguyên tử đồng. Khi nấm kích thích sự bám phần còn lại của enzyme trên lá lúa, nguyên tử đồng sẽ xúc tác phản ứng với oxygen để phá hủy sợi cellulose, để tạo điều kiện thuận lợi cho nấm làm tổn thương bề mặt lá và xâm nhập vào toàn bộ lá lúa. Bởi vì enzyme này được tiết ra trên bề mặt lúa lá, nên việc phun xịt có thể là phương pháp rất khả thi để ngăn chặn khả năng của enzyme này phá hủy vách tế bào thực vật/lúa. Hiện tại, nhóm nghiên cứu đang tìm kiếm nhóm hoạt chất có khả năng ức chế hoạt động enzyme MoPMO9A, triển vọng cho việc phát triển thuốc trừ bệnh đạo ôn mới trong tương lai. Ngoài ra, sự khám phá trong nghiên cứu này rất có giá trị cho các nhà nghiên cứu trong việc phát triển hoạt chất mới có khả năng phòng trị bệnh đạo ôn với liều lượng thấp hơn so với thuốc trừ đạo ôn đang có trên thị trường và ít gây ảnh hưởng đến môi trường hơn trong tương lai.

Nguồn: Hình ảnh được trích từ kết quả nghiên cứu của bài báo Characterization of a unique polysaccharide monooxygenase from the plant pathogen Magnaporthe oryzae của Marletta và cộng sự được công bố trên tạp chí PNAS. Hình trên miêu tả cấu trúc appressorium với enzyme MoPMO9A được đánh dấu với GFP protein biểu hiện màu xanh lá cây. Khi nấm tiết ra enzyme MoPMO9A, enzyme này bám với nấm và xúc tác phản ứng để phá hủy vách tế bào lá.

Tài liệu tham khảo

1. Alejandra Martinez-D’Altoa, Xia Yanb, Tyler C. Detomasic, Richard I. Saylera, William C. Thomasa, Nicholas J. Talbotb, and Michael A. Marletta. Characterization of a unique polysaccharide monooxygenase from the plant pathogen Magnaporthe oryzae. PNAS 120:8 (2023).

2.https://news.berkeley.edu/2023/02/13/discovery-could-lead-to-new-fungicides-to-protect-rice-crops/.