பைன் மரத்தில் நூற்புழு நோயைத் தூண்டும் காரணிகளாக அயோடின் மற்றும் அவெர்மெக்டினின் மதிப்பீடு.

பைன் நூற்புழு என்பது பைன் காடுகளின் சுற்றுச்சூழல் அமைப்புகளில் கடுமையான பொருளாதார இழப்புகளை ஏற்படுத்துவதாக அறியப்படும் ஒரு தனிமைப்படுத்தப்பட்ட இடம்பெயர்வு எண்டோஒட்டுண்ணி ஆகும். பைன் நூற்புழுக்களுக்கு எதிராக ஹாலோஜனேற்றப்பட்ட இண்டோல்களின் நூற்புழுக்கொல்லி செயல்பாடு மற்றும் அவற்றின் செயல்பாட்டு பொறிமுறையை தற்போதைய ஆய்வு மதிப்பாய்வு செய்கிறது. பைன் நூற்புழுக்களுக்கு எதிரான 5-அயோடோயிண்டோல் மற்றும் அவெர்மெக்டின் (நேர்மறை கட்டுப்பாடு) ஆகியவற்றின் நூற்புழுக்கொல்லி செயல்பாடுகள் ஒத்ததாகவும் குறைந்த செறிவுகளில் (10 μg/mL) அதிகமாகவும் இருந்தன. 5-அயோடோயிண்டோல் கருவுறுதல், இனப்பெருக்க செயல்பாடு, கரு மற்றும் லார்வா இறப்பு மற்றும் லோகோமோட்டர் நடத்தை ஆகியவற்றைக் குறைத்தது. முதுகெலும்பில்லாத-குறிப்பிட்ட குளுட்டமேட்-கேட்டட் குளோரைடு சேனல் ஏற்பிகளுடன் லிகண்ட்களின் மூலக்கூறு தொடர்புகள், அவெர்மெக்டினைப் போலவே, ஏற்பி செயலில் உள்ள தளத்துடன் இறுக்கமாக பிணைக்கிறது என்ற கருத்தை ஆதரிக்கின்றன. 5-அயோடோயிண்டோல் நூற்புழுக்களில் பல்வேறு பினோடைபிக் சிதைவுகளையும் தூண்டியது, இதில் அசாதாரண உறுப்பு சரிவு/சுருக்கம் மற்றும் அதிகரித்த வெற்றிடமயமாக்கல் ஆகியவை அடங்கும். இந்த முடிவுகள், நூற்புழு மெத்திலேஷன்-மத்தியஸ்த மரணத்தில் வெற்றிடங்கள் பங்கு வகிக்கக்கூடும் என்பதைக் குறிக்கின்றன. முக்கியமாக, 5-அயோடோயின்டோல் இரண்டு தாவர இனங்களுக்கும் (முட்டைக்கோஸ் மற்றும் முள்ளங்கி) நச்சுத்தன்மையற்றது. எனவே, சுற்றுச்சூழல் நிலைமைகளின் கீழ் அயோடோயின்டோலைப் பயன்படுத்துவது பைன் வாடல் காயத்தைக் கட்டுப்படுத்தும் என்பதை இந்த ஆய்வு நிரூபிக்கிறது.
பைன் மர நூற்புழு (பர்சாஃபெலெஞ்சஸ் சைலோபிலஸ்) பைன் மர நூற்புழுக்கள் (PWN) வகையைச் சேர்ந்தது, இது பைன் காடுகளின் சுற்றுச்சூழல் அமைப்புகளுக்கு கடுமையான சுற்றுச்சூழல் சேதத்தை ஏற்படுத்துவதாக அறியப்படுகிறது. பைன் மர நூற்புழுவால் ஏற்படும் பைன் வாடல் நோய் (PWD) ஆசியா மற்றும் ஐரோப்பா உட்பட பல கண்டங்களில் ஒரு கடுமையான பிரச்சனையாக மாறி வருகிறது, மேலும் வட அமெரிக்காவில், நூற்புழு அறிமுகப்படுத்தப்பட்ட பைன் இனங்களை அழிக்கிறது1,2. பைன் மர வீழ்ச்சி ஒரு பெரிய பொருளாதார பிரச்சனையாகும், மேலும் அதன் உலகளாவிய பரவலுக்கான வாய்ப்பு கவலையளிக்கிறது3. பின்வரும் பைன் இனங்கள் பொதுவாக நூற்புழுவால் தாக்கப்படுகின்றன: பைனஸ் டென்சிஃப்ளோரா, பைனஸ் சில்வெஸ்ட்ரிஸ், பைனஸ் தன்பெர்கி, பைனஸ் கொரையென்சிஸ், பைனஸ் தன்பெர்கி, பைனஸ் தன்பெர்கி மற்றும் பைனஸ் ரேடியாட்டா4. பைன் நூற்புழு என்பது தொற்று ஏற்பட்ட வாரங்கள் அல்லது மாதங்களுக்குள் பைன் மரங்களைக் கொல்லக்கூடிய ஒரு தீவிர நோயாகும். கூடுதலாக, பைன் நூற்புழு வெடிப்புகள் பல்வேறு சுற்றுச்சூழல் அமைப்புகளில் பொதுவானவை, எனவே தொடர்ச்சியான தொற்று சங்கிலிகள் நிறுவப்பட்டுள்ளன1.
பர்சாஃபெலெஞ்சஸ் சைலோபிலஸ் என்பது அஃபெலென்கோய்டியா மற்றும் கிளேட் 102.5 என்ற சூப்பர்குடும்பத்தைச் சேர்ந்த தனிமைப்படுத்தப்பட்ட தாவர-ஒட்டுண்ணி நூற்புழு ஆகும். நூற்புழு பூஞ்சைகளை உண்கிறது மற்றும் பைன் மரங்களின் மர திசுக்களில் இனப்பெருக்கம் செய்கிறது, நான்கு வெவ்வேறு லார்வா நிலைகளாக உருவாகிறது: L1, L2, L3, L4 மற்றும் ஒரு வயது வந்த நபர்1,6. உணவு பற்றாக்குறையின் கீழ், பைன் நூற்புழு ஒரு சிறப்பு லார்வா நிலைக்கு செல்கிறது - டவுர், இது அதன் திசையனான பைன் பட்டை வண்டு (மோனோகாமஸ் ஆல்டர்னேட்டஸ்) ஐ ஒட்டுண்ணியாக்கி ஆரோக்கியமான பைன் மரங்களுக்கு மாற்றப்படுகிறது. ஆரோக்கியமான ஹோஸ்ட்களில், நூற்புழுக்கள் தாவர திசுக்கள் வழியாக விரைவாக இடம்பெயர்ந்து பாரன்கிமாட்டஸ் செல்களை உண்கின்றன, இது பல ஹைபர்சென்சிட்டிவிட்டி எதிர்வினைகள், பைன் வாடல் மற்றும் தொற்றுக்குப் பிறகு ஒரு வருடத்திற்குள் இறப்புக்கு வழிவகுக்கிறது1,7,8.
பைன் நூற்புழுக்களின் உயிரியல் கட்டுப்பாடு நீண்ட காலமாக ஒரு சவாலாக இருந்து வருகிறது, தனிமைப்படுத்தப்பட்ட நடவடிக்கைகள் 20 ஆம் நூற்றாண்டைச் சேர்ந்தவை. பைன் நூற்புழுக்களைக் கட்டுப்படுத்துவதற்கான தற்போதைய உத்திகள் முதன்மையாக மர புகைபிடித்தல் மற்றும் மரத்தின் தண்டுகளில் நூற்புழுக்கொல்லிகளைப் பொருத்துதல் உள்ளிட்ட இரசாயன சிகிச்சைகளை உள்ளடக்கியது. பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் நூற்புழுக்கொல்லிகள் அவெர்மெக்டின் மற்றும் அவெர்மெக்டின் பென்சோயேட் ஆகும், அவை அவெர்மெக்டின் குடும்பத்தைச் சேர்ந்தவை. இந்த விலையுயர்ந்த இரசாயனங்கள் பல நூற்புழு இனங்களுக்கு எதிராக மிகவும் பயனுள்ளதாக இருக்கும் மற்றும் சுற்றுச்சூழலுக்கு பாதுகாப்பானதாகக் கருதப்படுகின்றன9. இருப்பினும், இந்த நூற்புழுக்களை மீண்டும் மீண்டும் பயன்படுத்துவது தேர்வு அழுத்தத்தை உருவாக்கும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது, இது நிச்சயமாக எதிர்ப்புத் திறன் கொண்ட பைன் நூற்புழுக்களின் தோற்றத்திற்கு வழிவகுக்கும், இது லெப்டினோடார்சா டெசெம்லினேட்டா, புளூட்டெல்லா சைலோஸ்டெல்லா மற்றும் டிரைகோஸ்ட்ராங்கைலஸ் கொலுப்ரிஃபார்மிஸ் மற்றும் ஆஸ்டெர்டேஜியா சர்கம்சின்க்டா போன்ற பல பூச்சி பூச்சிகளுக்கு நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது, அவை படிப்படியாக அவெர்மெக்டின்களுக்கு எதிர்ப்பை உருவாக்கியுள்ளன10,11,12. எனவே, PVD-யைக் கட்டுப்படுத்த மாற்று, செலவு குறைந்த மற்றும் சுற்றுச்சூழலுக்கு உகந்த நடவடிக்கைகளைக் கண்டறிய எதிர்ப்பு வடிவங்களை தொடர்ந்து ஆய்வு செய்து, நூற்புழுக்கொல்லிகளைத் தொடர்ந்து திரையிட வேண்டும். சமீபத்திய தசாப்தங்களில், பல ஆசிரியர்கள் தாவர சாறுகள், அத்தியாவசிய எண்ணெய்கள் மற்றும் ஆவியாகும் பொருட்களை நூற்புழு கட்டுப்பாட்டு முகவர்களாகப் பயன்படுத்த முன்மொழிந்துள்ளனர்13,14,15,16.
சமீபத்தில், Caenorhabditis elegans 17 இல், ஒரு இடை-செல்லுலார் மற்றும் இடை-ராஜ்ஜிய சமிக்ஞை மூலக்கூறான இண்டோலின் நூற்புழுக்கொல்லி செயல்பாட்டை நாங்கள் நிரூபித்தோம். இண்டோல் என்பது நுண்ணுயிர் சூழலியலில் பரவலான ஒரு உள்-செல்லுலார் சமிக்ஞையாகும், இது நுண்ணுயிர் உடலியல், வித்து உருவாக்கம், பிளாஸ்மிட் நிலைத்தன்மை, மருந்து எதிர்ப்பு, பயோஃபிலிம் உருவாக்கம் மற்றும் வைரஸ் 18, 19 ஆகியவற்றை பாதிக்கும் ஏராளமான செயல்பாடுகளைக் கட்டுப்படுத்துகிறது. பிற நோய்க்கிருமி நூற்புழுக்களுக்கு எதிரான இண்டோல் மற்றும் அதன் வழித்தோன்றல்களின் செயல்பாடு ஆய்வு செய்யப்படவில்லை. இந்த ஆய்வில், பைன் நூற்புழுக்களுக்கு எதிரான 34 இண்டோல்களின் நூற்புழுக்கொல்லி செயல்பாட்டை ஆராய்ந்தோம், மேலும் நுண்ணோக்கி, நேர-இழப்பு புகைப்படம் எடுத்தல் மற்றும் மூலக்கூறு நறுக்குதல் சோதனைகளைப் பயன்படுத்தி மிகவும் சக்திவாய்ந்த 5-அயோடோயின்டோலின் செயல்பாட்டின் பொறிமுறையை தெளிவுபடுத்தினோம், மேலும் விதை முளைப்பு மதிப்பீட்டைப் பயன்படுத்தி தாவரங்களில் அதன் நச்சு விளைவுகளை மதிப்பிட்டோம்.
அதிக செறிவுள்ள இந்தோல், நூற்புழுக்களைக் கொல்லும் விளைவைக் கொண்டிருப்பதாக முன்னர் தெரிவிக்கப்பட்டுள்ளது17. 1 mM இல் இண்டோல் அல்லது 33 வெவ்வேறு இந்தோல் வழித்தோன்றல்களுடன் B. சைலோபிலஸ் (கலப்பு வாழ்க்கை நிலைகள்) சிகிச்சையைத் தொடர்ந்து, கட்டுப்பாட்டு மற்றும் சிகிச்சையளிக்கப்பட்ட குழுக்களில் உயிருள்ள மற்றும் இறந்த நூற்புழுக்களை எண்ணுவதன் மூலம் B. சைலோபிலஸின் இறப்பு அளவிடப்பட்டது. ஐந்து இந்தோல்கள் குறிப்பிடத்தக்க நூற்புழுக் கொல்லும் செயல்பாட்டைக் காட்டின; சிகிச்சையளிக்கப்படாத கட்டுப்பாட்டுக் குழுவின் உயிர்வாழ்வு 24 மணி நேரத்திற்குப் பிறகு 95 ± 7% ஆகும். பரிசோதிக்கப்பட்ட 34 இந்தோல்களில், 1 mM இல் 5-அயோடோயின்டோல் மற்றும் 4-ஃப்ளோரோயின்டோல் 100% இறப்பை ஏற்படுத்தியது, அதேசமயம் 5,6-டிஃப்ளூரோயின்டிகோ, மெத்திலிண்டோல்-7-கார்பாக்சிலேட் மற்றும் 7-அயோடோயின்டோல் தோராயமாக 50% இறப்பை ஏற்படுத்தியது (அட்டவணை 1).
பைன் மர நூற்புழுக்களின் வெற்றிட உருவாக்கம் மற்றும் வளர்சிதை மாற்றத்தில் 5-அயோடோயின்டோலின் விளைவு. (A) வயது வந்த ஆண் நூற்புழுக்களின் மீது அவெர்மெக்டின் மற்றும் 5-அயோடோயின்டோலின் விளைவு, (B) L1 நிலை நூற்புழு முட்டைகள் மற்றும் (C) பி. சைலோபிலஸின் வளர்சிதை மாற்றம், (i) வெற்றிடங்கள் 0 மணி நேரத்தில் காணப்படவில்லை, சிகிச்சையின் விளைவாக (ii) வெற்றிடங்கள், (iii) பல வெற்றிடங்களின் குவிப்பு, (iv) வெற்றிடங்களின் வீக்கம், (v) வெற்றிடங்களின் இணைவு மற்றும் (vi) ராட்சத வெற்றிடங்களின் உருவாக்கம். சிவப்பு அம்புகள் வெற்றிடங்களின் வீக்கத்தைக் குறிக்கின்றன, நீல அம்புகள் வெற்றிடங்களின் இணைவைக் குறிக்கின்றன மற்றும் கருப்பு அம்புகள் ராட்சத வெற்றிடங்களைக் குறிக்கின்றன. அளவுகோல் = 50 μm.
கூடுதலாக, இந்த ஆய்வு பைன் நூற்புழுக்களில் மீத்தேன் தூண்டப்பட்ட மரணத்தின் தொடர்ச்சியான செயல்முறையையும் விவரித்தது (படம் 4C). மெத்தனோஜெனிக் மரணம் என்பது முக்கிய சைட்டோபிளாஸ்மிக் வெற்றிடங்களின் குவிப்புடன் தொடர்புடைய ஒரு அபோப்டோடிக் அல்லாத உயிரணு இறப்பு வகையாகும்27. பைன் நூற்புழுக்களில் காணப்பட்ட உருவவியல் குறைபாடுகள் மீத்தேன் தூண்டப்பட்ட மரணத்தின் பொறிமுறையுடன் நெருக்கமாக தொடர்புடையதாகத் தெரிகிறது. வெவ்வேறு நேரங்களில் நுண்ணோக்கி பரிசோதனையில் 5-அயோடோயிண்டோலுக்கு (0.1 எம்.எம்) 20 மணிநேர வெளிப்பாட்டிற்குப் பிறகு ராட்சத வெற்றிடங்கள் உருவாகின்றன என்பதைக் காட்டியது. 8 மணிநேர சிகிச்சைக்குப் பிறகு நுண்ணோக்கி வெற்றிடங்கள் காணப்பட்டன, மேலும் அவற்றின் எண்ணிக்கை 12 மணிநேர சிகிச்சைக்குப் பிறகு அதிகரித்தது. 14 மணிநேர சிகிச்சைக்குப் பிறகு பல பெரிய வெற்றிடங்கள் காணப்பட்டன. 12-16 மணிநேர சிகிச்சைக்குப் பிறகு பல இணைந்த வெற்றிடங்கள் தெளிவாகத் தெரிந்தன, இது வெற்றிட இணைவு மெத்தனோஜெனிக் இறப்பு பொறிமுறையின் அடிப்படை என்பதைக் குறிக்கிறது. 20 மணிநேரத்திற்குப் பிறகு, புழு முழுவதும் பல ராட்சத வெற்றிடங்கள் காணப்பட்டன. இந்த அவதானிப்புகள் சி. எலிகன்ஸில் மெட்டுவோசிஸின் முதல் அறிக்கையைக் குறிக்கின்றன.
5-அயோடோஇண்டோல்-சிகிச்சையளிக்கப்பட்ட புழுக்களில், வெற்றிட திரட்டல் மற்றும் சிதைவு ஆகியவை காணப்பட்டன (படம் 5), புழு வளைவு மற்றும் சுற்றுச்சூழலில் வெற்றிட வெளியீடு ஆகியவற்றால் சாட்சியமளிக்கப்பட்டது. முட்டை ஓடு சவ்வில் வெற்றிட சீர்குலைவும் காணப்பட்டது, இது பொதுவாக குஞ்சு பொரிக்கும் போது L2 ஆல் அப்படியே பாதுகாக்கப்படுகிறது (துணை படம் S2). இந்த அவதானிப்புகள் வெற்றிட உருவாக்கம் மற்றும் சப்யூரேஷன் செயல்பாட்டில் திரவ குவிப்பு மற்றும் ஆஸ்மோர்குலேட்டரி தோல்வி, அத்துடன் மீளக்கூடிய செல் காயம் (RCI) ஆகியவற்றின் ஈடுபாட்டை ஆதரிக்கின்றன (படம் 5).
கவனிக்கப்பட்ட வெற்றிட உருவாக்கத்தில் அயோடினின் பங்கை அனுமானித்து, சோடியம் அயோடைடு (NaI) மற்றும் பொட்டாசியம் அயோடைடு (KI) ஆகியவற்றின் நூற்புழுக்கொல்லி செயல்பாட்டை நாங்கள் ஆராய்ந்தோம். இருப்பினும், செறிவுகளில் (0.1, 0.5 அல்லது 1 mM), அவை நூற்புழு உயிர்வாழ்வையோ அல்லது வெற்றிட உருவாக்கத்தையோ பாதிக்கவில்லை (துணை படம். S5), இருப்பினும் 1 mM KI சிறிதளவு நூற்புழுக்கொல்லி விளைவைக் கொண்டிருந்தது. மறுபுறம், 5-அயோடோயிண்டோல் போன்ற 7-அயோடோயிண்டோல் (1 அல்லது 2 mM), பல வெற்றிடங்கள் மற்றும் கட்டமைப்பு சிதைவுகளைத் தூண்டியது (துணை படம். S6). இரண்டு அயோடோயிண்டோல்களும் பைன் நூற்புழுக்களில் ஒத்த பினோடைபிக் பண்புகளைக் காட்டின, அதேசமயம் NaI மற்றும் KI அவ்வாறு செய்யவில்லை. சுவாரஸ்யமாக, சோதனை செய்யப்பட்ட செறிவுகளில் B. சைலோபிலஸில் இந்தோல் வெற்றிட உருவாக்கத்தைத் தூண்டவில்லை (தரவு காட்டப்படவில்லை). இதனால், பி. சைலோபிலஸின் வெற்றிடமயமாக்கல் மற்றும் வளர்சிதை மாற்றத்திற்கு இண்டோல்-அயோடின் வளாகம் பொறுப்பு என்பதை முடிவுகள் உறுதிப்படுத்தின.
நூற்புழுக்கொல்லி செயல்பாட்டிற்காக சோதிக்கப்பட்ட இண்டோல்களில், 5-அயோடோஇண்டோல் -5.89 கிலோகலோரி/மோல் என்ற மிக உயர்ந்த ஸ்லிப் குறியீட்டைக் கொண்டிருந்தது, அதைத் தொடர்ந்து 7-அயோடோஇண்டோல் (-4.48 கிலோகலோரி/மோல்), 4-ஃப்ளூரோஇண்டோல் (-4.33), மற்றும் இண்டோல் (-4.03) (படம் 6). 5-அயோடோஇண்டோலின் லியூசின் 218 இன் வலுவான முதுகெலும்பு ஹைட்ரஜன் பிணைப்பு அதன் பிணைப்பை உறுதிப்படுத்துகிறது, அதேசமயம் மற்ற அனைத்து இண்டோல் வழித்தோன்றல்களும் பக்கச் சங்கிலி ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள் வழியாக செரின் 260 உடன் பிணைக்கப்படுகின்றன. மற்ற மாதிரியாக்கப்பட்ட அயோடோயின்டோல்களில், 2-அயோடோயின்டோலின் பிணைப்பு மதிப்பு -5.248 கிலோகலோரி/மோல் ஆகும், இது லியூசின் 218 உடனான அதன் முக்கிய ஹைட்ரஜன் பிணைப்பு காரணமாகும். அறியப்பட்ட பிற பிணைப்புகளில் 3-அயோடோயின்டோல் (-4.3 கிலோகலோரி/மோல்), 4-அயோடோயின்டோல் (-4.0 கிலோகலோரி/மோல்) மற்றும் 6-ஃப்ளூரோயோன்டோல் (-2.6 கிலோகலோரி/மோல்) ஆகியவை அடங்கும் (துணை படம் S8). 5-அயோடோயின்டோல் மற்றும் 2-அயோடோயின்டோல் தவிர, பெரும்பாலான ஹாலஜனேற்றப்பட்ட இண்டோல்கள் மற்றும் இண்டோல்கள் செரின் 260 உடன் ஒரு பிணைப்பை உருவாக்குகின்றன. ஐவர்மெக்டினுக்கு (துணை படம். S7) காணப்பட்டபடி, லியூசின் 218 உடன் ஹைட்ரஜன் பிணைப்பு திறமையான ஏற்பி-லிகண்ட் பிணைப்பைக் குறிக்கிறது என்பது, ஐவர்மெக்டினைப் போலவே 5-அயோடோயின்டோலும் 2-அயோடோயின்டோலும், லியூசின் 218 வழியாக குளுக்கோசிஎல் ஏற்பியின் செயலில் உள்ள தளத்துடன் இறுக்கமாக பிணைக்கப்படுகின்றன என்பதை உறுதிப்படுத்துகிறது (படம். 6 மற்றும் துணை படம். S8). குளுக்கோசிஎல் வளாகத்தின் திறந்த துளை அமைப்பைப் பராமரிக்கவும், குளுக்கோசிஎல் ஏற்பியின் செயலில் உள்ள தளமான 5-அயோடோயின்டோல், 2-அயோடோயின்டோல், அவெர்மெக்டின் மற்றும் ஐவர்மெக்டின் ஆகியவற்றுடன் இறுக்கமாக பிணைப்பதன் மூலம் அயனி சேனலைத் திறந்து திரவ உறிஞ்சுதலை அனுமதிக்கவும் இந்த பிணைப்பு தேவை என்று நாங்கள் முன்மொழிகிறோம்.
GluCL உடன் இண்டோல் மற்றும் ஹாலஜனேற்றப்பட்ட இண்டோலின் மூலக்கூறு டாக்கிங். (A) இண்டோல், (B) 4-ஃப்ளூரோஇண்டோல், (C) 7-அயோடோஇண்டோல் மற்றும் (D) 5-அயோடோஇண்டோல் லிகண்ட்களை GluCL இன் செயலில் உள்ள தளத்துடன் பிணைக்கும் நோக்குநிலைகள். புரதம் ஒரு ரிப்பனால் குறிப்பிடப்படுகிறது, மேலும் முதுகெலும்பு ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள் மஞ்சள் புள்ளியிடப்பட்ட கோடுகளாகக் காட்டப்படுகின்றன. (A′), (B′), (C′), மற்றும் (D′) சுற்றியுள்ள அமினோ அமில எச்சங்களுடன் தொடர்புடைய லிகண்ட்களின் தொடர்புகளைக் காட்டுகின்றன, மேலும் பக்கச் சங்கிலி ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள் இளஞ்சிவப்பு புள்ளியிடப்பட்ட அம்புகளால் குறிக்கப்படுகின்றன.
முட்டைக்கோஸ் மற்றும் முள்ளங்கி விதைகளின் முளைப்பில் 5-அயோடோயின்டோலின் நச்சு விளைவை மதிப்பிடுவதற்கு பரிசோதனைகள் நடத்தப்பட்டன. 5-அயோடோயின்டோல் (0.05 அல்லது 0.1 mM) அல்லது அவெர்மெக்டின் (10 μg/mL) ஆரம்ப முளைப்பு மற்றும் செடிகள் வெளிப்படுவதில் சிறிதளவு அல்லது எந்த விளைவையும் ஏற்படுத்தவில்லை (படம் 7). கூடுதலாக, சிகிச்சையளிக்கப்படாத கட்டுப்பாடுகளின் முளைப்பு விகிதத்திற்கும் 5-அயோடோயின்டோல் அல்லது அவெர்மெக்டினுடன் சிகிச்சையளிக்கப்பட்ட விதைகளுக்கும் இடையே குறிப்பிடத்தக்க வேறுபாடு எதுவும் காணப்படவில்லை. டேப்ரூட் நீட்சி மற்றும் பக்கவாட்டு வேர்களின் எண்ணிக்கையில் ஏற்பட்ட விளைவு மிகக் குறைவு, இருப்பினும் 1 mM (அதன் செயலில் உள்ள செறிவு 10 மடங்கு) 5-அயோடோயின்டோல் பக்கவாட்டு வேர்களின் வளர்ச்சியை சிறிது தாமதப்படுத்தியது. இந்த முடிவுகள் 5-அயோடோயின்டோல் தாவர செல்களுக்கு நச்சுத்தன்மையற்றது மற்றும் ஆய்வு செய்யப்பட்ட செறிவுகளில் தாவர வளர்ச்சி செயல்முறைகளில் தலையிடாது என்பதைக் குறிக்கிறது.
விதை முளைப்பில் 5-அயோடோயின்டோலின் விளைவு. அவெர்மெக்டின் அல்லது 5-அயோடோயின்டோலுடன் அல்லது இல்லாமல் முராஷிஜ் மற்றும் ஸ்கூக் அகார் ஊடகத்தில் பி. ஒலரேசியா மற்றும் ஆர். ரபானிஸ்ட்ரம் விதைகளின் முளைப்பு, முளைப்பு மற்றும் பக்கவாட்டு வேர்விடும். 22°C வெப்பநிலையில் 3 நாட்கள் அடைகாத்த பிறகு முளைப்பு பதிவு செய்யப்பட்டது.
இந்த ஆய்வு இண்டோல்களால் நூற்புழு கொல்லப்படும் பல நிகழ்வுகளைப் புகாரளிக்கிறது. முக்கியமாக, பைன் ஊசிகளில் அயோடோயின்டோலைத் தூண்டும் மெத்திலேஷன் (சிறிய வெற்றிடங்கள் படிப்படியாக ராட்சத வெற்றிடங்களாக ஒன்றிணைந்து, இறுதியில் சவ்வு உடைந்து இறப்புக்கு வழிவகுக்கும் ஒரு செயல்முறை) பற்றிய முதல் அறிக்கை இதுவாகும், அயோடோயின்டோல் வணிக நெமடிசைடு அவெர்மெக்டினைப் போன்ற குறிப்பிடத்தக்க நூற்புழுக்கொல்லி பண்புகளை வெளிப்படுத்துகிறது.
புரோகாரியோட்டுகள் மற்றும் யூகாரியோட்டுகளில் பயோஃபில்ம் தடுப்பு/உருவாக்கம், பாக்டீரியா உயிர்வாழ்வு மற்றும் நோய்க்கிருமித்தன்மை உள்ளிட்ட பல சமிக்ஞை செயல்பாடுகளை இந்தோல்கள் செயல்படுத்துவதாக முன்னர் தெரிவிக்கப்பட்டுள்ளது. சமீபத்தில், ஹாலோஜனேற்றப்பட்ட இண்டோல்கள், இந்தோல் ஆல்கலாய்டுகள் மற்றும் அரை செயற்கை இந்தோல் வழித்தோன்றல்களின் சாத்தியமான சிகிச்சை விளைவுகள் விரிவான ஆராய்ச்சி ஆர்வத்தை ஈர்த்துள்ளன. எடுத்துக்காட்டாக, ஹாலோஜனேற்றப்பட்ட இண்டோல்கள் தொடர்ச்சியான எஸ்கெரிச்சியா கோலி மற்றும் ஸ்டேஃபிளோகோகஸ் ஆரியஸ் செல்களைக் கொல்லும் என்று காட்டப்பட்டுள்ளது. கூடுதலாக, பிற இனங்கள், இனங்கள் மற்றும் ராஜ்ஜியங்களுக்கு எதிராக ஹாலோஜனேற்றப்பட்ட இண்டோல்களின் செயல்திறனைப் படிப்பது அறிவியல் ஆர்வமாக உள்ளது, மேலும் இந்த ஆய்வு இந்த இலக்கை அடைவதற்கான ஒரு படியாகும்.
இங்கே, மீளக்கூடிய செல் காயம் (RCI) மற்றும் மெத்திலேஷன் (படங்கள் 4C மற்றும் 5) ஆகியவற்றின் அடிப்படையில் C. எலிகன்ஸில் 5-அயோடோயின்டோல் தூண்டப்பட்ட மரணத்திற்கான ஒரு பொறிமுறையை நாங்கள் முன்மொழிகிறோம். வீக்கம் மற்றும் வெற்றிடச் சிதைவு போன்ற எடிமாட்டஸ் மாற்றங்கள் RCI மற்றும் மெத்திலேஷனின் குறிகாட்டிகளாகும், அவை சைட்டோபிளாஸில் ராட்சத வெற்றிடங்களாக வெளிப்படுகின்றன48,49. ATP உற்பத்தியைக் குறைப்பதன் மூலம் RCI ஆற்றல் உற்பத்தியில் தலையிடுகிறது, ATPase பம்பின் தோல்வியை ஏற்படுத்துகிறது, அல்லது செல் சவ்வுகளை சீர்குலைத்து Na+, Ca2+ மற்றும் நீர்50,51,52 ஆகியவற்றின் விரைவான வருகையை ஏற்படுத்துகிறது. Ca2+ மற்றும் நீர்53 இன் வருகை காரணமாக சைட்டோபிளாஸில் திரவம் குவிவதால் விலங்கு செல்களில் இன்ட்ராசைட்டோபிளாஸ்மிக் வெற்றிடங்கள் எழுகின்றன. சுவாரஸ்யமாக, சேதம் தற்காலிகமாக இருந்தால் மற்றும் செல்கள் ஒரு குறிப்பிட்ட காலத்திற்கு ATP ஐ உற்பத்தி செய்யத் தொடங்கினால், செல் சேதத்தின் இந்த வழிமுறை மீளக்கூடியது, ஆனால் சேதம் தொடர்ந்தால் அல்லது மோசமடைந்தால், செல்கள் இறந்துவிடும்.54 5-அயோடோயிண்டோலுடன் சிகிச்சையளிக்கப்பட்ட நூற்புழுக்கள் மன அழுத்த நிலைமைகளுக்கு ஆளான பிறகு சாதாரண உயிரியக்கத் தொகுப்பை மீட்டெடுக்க முடியாது என்பதை எங்கள் அவதானிப்புகள் காட்டுகின்றன.
பி. சைலோபிலஸில் 5-அயோடோயிண்டோலால் தூண்டப்பட்ட மெத்திலேஷன் பினோடைப், அயோடின் இருப்பு மற்றும் அதன் மூலக்கூறு பரவல் காரணமாக இருக்கலாம், ஏனெனில் 7-அயோடோயிண்டோல் பி. சைலோபிலஸில் 5-அயோடோயிண்டோலை விட குறைவான தடுப்பு விளைவைக் கொண்டிருந்தது (அட்டவணை 1 மற்றும் துணை படம் S6). இந்த முடிவுகள் மால்டிஸ் மற்றும் பலரின் ஆய்வுகளுடன் ஓரளவு ஒத்துப்போகின்றன. (2014), அவர்கள் இண்டோலில் உள்ள பைரிடைல் நைட்ரஜன் பகுதியை பாரா-விலிருந்து மெட்டா-நிலைக்கு இடமாற்றம் செய்தல் U251 செல்களில் வெற்றிடமாக்கல், வளர்ச்சித் தடுப்பு மற்றும் சைட்டோடாக்ஸிசிட்டியை நீக்கியது, புரதத்தில் ஒரு குறிப்பிட்ட செயலில் உள்ள தளத்துடன் மூலக்கூறின் தொடர்பு முக்கியமானது என்பதைக் குறிக்கிறது. இந்த ஆய்வில் காணப்பட்ட இண்டோல் அல்லது ஹாலோஜனேற்றப்பட்ட இண்டோல்கள் மற்றும் GluCL ஏற்பிகளுக்கு இடையிலான தொடர்புகளும் இந்தக் கருத்தை ஆதரிக்கின்றன, ஏனெனில் 5- மற்றும் 2-அயோடோயிண்டோல் ஆய்வு செய்யப்பட்ட மற்ற இண்டோல்களை விட GluCL ஏற்பிகளுடன் வலுவாக பிணைக்கப்படுவது கண்டறியப்பட்டது (படம் 6 மற்றும் துணை படம் S8). இந்தோலின் இரண்டாவது அல்லது ஐந்தாவது நிலையில் உள்ள அயோடின், முதுகெலும்பு ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள் வழியாக GluCL ஏற்பியின் லுசின் 218 உடன் பிணைக்கப்படுவதாகக் கண்டறியப்பட்டது, அதே நேரத்தில் மற்ற ஹாலோஜனேற்றப்பட்ட இண்டோல்கள் மற்றும் இண்டோல் செரின் 260 உடன் பலவீனமான பக்கச் சங்கிலி ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளை உருவாக்குகின்றன (படம் 6). எனவே, ஹாலோஜனின் உள்ளூர்மயமாக்கல் வெற்றிடச் சிதைவைத் தூண்டுவதில் முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது என்று நாங்கள் ஊகிக்கிறோம், அதே நேரத்தில் 5-அயோடோஇண்டோலின் இறுக்கமான பிணைப்பு அயனி சேனலைத் திறந்து வைத்திருக்கிறது, இதன் மூலம் விரைவான திரவ வருகை மற்றும் வெற்றிட முறிவு ஏற்படுகிறது. இருப்பினும், 5-அயோடோஇண்டோலின் செயல்பாட்டின் விரிவான வழிமுறை இன்னும் தீர்மானிக்கப்படவில்லை.
5-அயோடோயின்டோலை நடைமுறைப்படுத்துவதற்கு முன், தாவரங்களில் அதன் நச்சு விளைவை பகுப்பாய்வு செய்ய வேண்டும். எங்கள் விதை முளைப்பு சோதனைகள், 5-அயோடோயின்டோல் விதை முளைப்பு அல்லது ஆய்வு செய்யப்பட்ட செறிவுகளில் அடுத்தடுத்த வளர்ச்சி செயல்முறைகளில் எந்த எதிர்மறையான விளைவையும் ஏற்படுத்தவில்லை என்பதைக் காட்டியது (படம் 7). எனவே, பைன் மரங்களுக்கு பைன் நூற்புழுக்களின் தீங்கு விளைவிப்பதைக் கட்டுப்படுத்த சுற்றுச்சூழல் சூழலில் 5-அயோடோயின்டோலைப் பயன்படுத்துவதற்கான அடிப்படையை இந்த ஆய்வு வழங்குகிறது.
முந்தைய அறிக்கைகள், இந்தோல் அடிப்படையிலான சிகிச்சையானது ஆண்டிபயாடிக் எதிர்ப்பு மற்றும் புற்றுநோய் முன்னேற்றத்தின் சிக்கலை நிவர்த்தி செய்வதற்கான ஒரு சாத்தியமான அணுகுமுறையைக் குறிக்கிறது என்பதை நிரூபித்துள்ளன. கூடுதலாக, இந்தோல்கள் பாக்டீரியா எதிர்ப்பு, புற்றுநோய் எதிர்ப்பு, ஆக்ஸிஜனேற்ற எதிர்ப்பு, அழற்சி எதிர்ப்பு, நீரிழிவு எதிர்ப்பு, வைரஸ் தடுப்பு, பெருக்க எதிர்ப்பு மற்றும் காசநோய் எதிர்ப்பு செயல்பாடுகளைக் கொண்டுள்ளன, மேலும் மருந்து வளர்ச்சிக்கு ஒரு நம்பிக்கைக்குரிய அடிப்படையாக செயல்படக்கூடும். இந்த ஆய்வு முதன்முறையாக அயோடினை ஒரு ஒட்டுண்ணி எதிர்ப்பு மற்றும் ஆன்டெல்மிண்டிக் முகவராகப் பயன்படுத்துவதற்கான சாத்தியக்கூறுகளைக் குறிக்கிறது.
மூன்று தசாப்தங்களுக்கு முன்பு அவெர்மெக்டின் கண்டுபிடிக்கப்பட்டு 2015 இல் நோபல் பரிசை வென்றது, மேலும் ஒரு ஆன்டெல்மிண்டிக்காக அதன் பயன்பாடு இன்னும் தீவிரமாகத் தொடர்கிறது. இருப்பினும், நூற்புழுக்கள் மற்றும் பூச்சி பூச்சிகளில் அவெர்மெக்டின்களுக்கு எதிர்ப்புத் திறன் விரைவாக வளர்ச்சியடைவதால், பைன் மரங்களில் PWN தொற்றைக் கட்டுப்படுத்த ஒரு மாற்று, குறைந்த விலை மற்றும் சுற்றுச்சூழலுக்கு உகந்த உத்தி தேவைப்படுகிறது. 5-அயோடோயின்டோல் பைன் நூற்புழுக்களைக் கொல்லும் வழிமுறையையும், 5-அயோடோயின்டோல் தாவர செல்களுக்கு குறைந்த நச்சுத்தன்மையைக் கொண்டுள்ளது என்பதையும் இந்த ஆய்வு தெரிவிக்கிறது, இது அதன் எதிர்கால வணிக பயன்பாட்டிற்கு நல்ல வாய்ப்புகளைத் திறக்கிறது.
அனைத்து சோதனைகளும் கொரியாவின் கியோங்சானில் உள்ள யங்னம் பல்கலைக்கழகத்தின் நெறிமுறைக் குழுவால் அங்கீகரிக்கப்பட்டன, மேலும் முறைகள் யங்னம் பல்கலைக்கழகத்தின் நெறிமுறைக் குழுவின் வழிகாட்டுதல்களின்படி செய்யப்பட்டன.
நிறுவப்பட்ட நடைமுறைகளைப் பயன்படுத்தி முட்டை அடைகாக்கும் பரிசோதனைகள் செய்யப்பட்டன. குஞ்சு பொரிக்கும் விகிதங்களை (HR) மதிப்பிடுவதற்கு, 1 நாள் வயதுடைய வயது வந்த நூற்புழுக்கள் (தோராயமாக 100 பெண்கள் மற்றும் 100 ஆண்கள்) பூஞ்சை கொண்ட பெட்ரி உணவுகளுக்கு மாற்றப்பட்டு 24 மணிநேரம் வளர அனுமதிக்கப்பட்டன. பின்னர் முட்டைகள் தனிமைப்படுத்தப்பட்டு 5-அயோடோயின்டோல் (0.05 mM மற்றும் 0.1 mM) அல்லது அவெர்மெக்டின் (10 μg/ml) உடன் மலட்டு வடிகட்டிய நீரில் ஒரு இடைநீக்கமாக சிகிச்சையளிக்கப்பட்டன. இந்த இடைநீக்கங்கள் (500 μl; தோராயமாக 100 முட்டைகள்) 24-கிணறு திசு வளர்ப்பு தட்டின் கிணறுகளுக்கு மாற்றப்பட்டு 22 °C இல் அடைகாக்கப்பட்டன. 24 மணிநேர அடைகாத்தலுக்குப் பிறகு L2 எண்ணிக்கைகள் செய்யப்பட்டன, ஆனால் ஒரு சிறந்த பிளாட்டினம் கம்பியால் தூண்டப்படும்போது செல்கள் நகரவில்லை என்றால் அவை இறந்ததாகக் கருதப்பட்டன. இந்த சோதனை இரண்டு நிலைகளில் நடத்தப்பட்டது, ஒவ்வொன்றும் ஆறு முறை மீண்டும் மீண்டும் செய்யப்பட்டது. இரண்டு சோதனைகளிலிருந்தும் தரவுகள் இணைக்கப்பட்டு வழங்கப்பட்டன. HR இன் சதவீதம் பின்வருமாறு கணக்கிடப்படுகிறது:
முன்னர் உருவாக்கப்பட்ட நடைமுறைகளைப் பயன்படுத்தி லார்வா இறப்பு மதிப்பிடப்பட்டது. நூற்புழு முட்டைகள் சேகரிக்கப்பட்டு, கருக்கள் மலட்டு வடிகட்டிய நீரில் குஞ்சு பொரித்து L2 நிலை லார்வாக்களை உருவாக்க ஒத்திசைக்கப்பட்டன. ஒத்திசைக்கப்பட்ட லார்வாக்கள் (தோராயமாக 500 நூற்புழுக்கள்) 5-அயோடோயின்டோல் (0.05 mM மற்றும் 0.1 mM) அல்லது அவெர்மெக்டின் (10 μg/ml) மூலம் சிகிச்சையளிக்கப்பட்டு B. சினீரியா பெட்ரி தகடுகளில் வளர்க்கப்பட்டன. 22 °C வெப்பநிலையில் 48 மணிநேர அடைகாத்தலுக்குப் பிறகு, நூற்புழுக்கள் மலட்டு வடிகட்டிய நீரில் சேகரிக்கப்பட்டு L2, L3 மற்றும் L4 நிலைகளின் இருப்புக்காக ஆய்வு செய்யப்பட்டன. L3 மற்றும் L4 நிலைகளின் இருப்பு லார்வா உருமாற்றத்தைக் குறிக்கிறது, அதேசமயம் L2 நிலையின் இருப்பு எந்த உருமாற்றத்தையும் குறிக்கவில்லை. iRiS™ டிஜிட்டல் செல் இமேஜிங் சிஸ்டத்தைப் பயன்படுத்தி படங்கள் பெறப்பட்டன. இந்த சோதனை இரண்டு நிலைகளில் நடத்தப்பட்டது, ஒவ்வொன்றும் ஆறு மறுபடியும் செய்யப்பட்டது. இரண்டு சோதனைகளிலிருந்தும் தரவுகள் இணைக்கப்பட்டு வழங்கப்பட்டன.
முராஷிகே மற்றும் ஸ்கூக் அகார் தட்டுகளில் முளைப்பு சோதனைகளைப் பயன்படுத்தி விதைகளுக்கு 5-அயோடோயின்டோல் மற்றும் அவெர்மெக்டினின் நச்சுத்தன்மை மதிப்பிடப்பட்டது.62 பி. ஒலரேசியா மற்றும் ஆர். ரபானிஸ்ட்ரம் விதைகள் முதலில் மலட்டு வடிகட்டிய நீரில் ஒரு நாள் ஊறவைக்கப்பட்டு, 1 மில்லி 100% எத்தனால் கொண்டு கழுவப்பட்டு, 1 மில்லி 50% வணிக ப்ளீச் (3% சோடியம் ஹைபோகுளோரைட்) கொண்டு 15 நிமிடங்கள் கிருமி நீக்கம் செய்யப்பட்டு, 1 மில்லி மலட்டு நீரில் ஐந்து முறை கழுவப்பட்டன. பின்னர் மலட்டு விதைகள் 0.86 கிராம்/லி (0.2X) முராஷிகே மற்றும் ஸ்கூக் மீடியம் மற்றும் 0.7% பாக்டீரியாவியல் அகார் ஆகியவற்றை 5-அயோடோயின்டோல் அல்லது அவெர்மெக்டினுடன் அல்லது இல்லாமல் கொண்ட முளைப்பு அகார் தட்டுகளில் அழுத்தப்பட்டன. பின்னர் தட்டுகள் 22 °C வெப்பநிலையில் அடைகாக்கப்பட்டன, மேலும் 3 நாட்கள் அடைகாத்த பிறகு படங்கள் எடுக்கப்பட்டன. இந்த சோதனை இரண்டு நிலைகளில் நடத்தப்பட்டது, ஒவ்வொன்றும் ஆறு முறை மீண்டும் மீண்டும் செய்யப்பட்டது.