பைன் மரத்தில் நூற்புழு நோயைத் தூண்டும் காரணிகளாக அயோடின் மற்றும் அவெர்மெக்டின் ஆகியவற்றின் மதிப்பீடு

பைன் நூற்புழு என்பது பைன் வனச் சூழல் அமைப்புகளில் கடுமையான பொருளாதார இழப்புகளை ஏற்படுத்துவதாக அறியப்பட்ட, தனிமைப்படுத்தப்பட்ட, இடம்பெயரும் ஒரு அக ஒட்டுண்ணியாகும். தற்போதைய ஆய்வு, பைன் நூற்புழுக்களுக்கு எதிரான ஹாலோஜனேற்றப்பட்ட இண்டோல்களின் நூற்புழுக்கொல்லிச் செயல்பாடு மற்றும் அவற்றின் செயல்பாட்டு வழிமுறையை மீள்பார்வை செய்கிறது. பைன் நூற்புழுக்களுக்கு எதிரான 5-அயோடோஇண்டோல் மற்றும் அவெர்மெக்டின் (நேர்மறைக் கட்டுப்பாடு) ஆகியவற்றின் நூற்புழுக்கொல்லிச் செயல்பாடுகள், குறைந்த செறிவுகளில் (10 μg/mL) ஒரே மாதிரியாகவும் அதிகமாகவும் இருந்தன. 5-அயோடோஇண்டோல் கருவுறுதல் திறன், இனப்பெருக்கச் செயல்பாடு, கரு மற்றும் லார்வா இறப்பு விகிதம், மற்றும் இடப்பெயர்வு நடத்தை ஆகியவற்றைக் குறைத்தது. முதுகெலும்பற்ற உயிரினங்களுக்கென பிரத்யேகமான குளுட்டமேட்-கேட்டட் குளோரைடு சேனல் ஏற்பிகளுடன் லிகண்டுகளின் மூலக்கூறு இடைவினைகள், அவெர்மெக்டினைப் போலவே 5-அயோடோஇண்டோலும் ஏற்பியின் செயல் தளத்துடன் இறுக்கமாகப் பிணைக்கிறது என்ற கருத்தை ஆதரிக்கின்றன. 5-அயோடோஇண்டோல், நூற்புழுக்களில் அசாதாரண உறுப்புச் சரிவு/சுருக்கம் மற்றும் அதிகரித்த வெற்றிடமாதல் உள்ளிட்ட பல்வேறு புறத்தோற்ற உருக்குலைவுகளையும் தூண்டியது. நூற்புழுக்களின் மெத்திலேற்றத்தால் ஏற்படும் இறப்பில் வெற்றிடங்கள் ஒரு பங்கு வகிக்கக்கூடும் என்பதை இந்த முடிவுகள் சுட்டிக்காட்டுகின்றன. முக்கியமாக, 5-அயோடோஇண்டோல் இரண்டு தாவர இனங்களுக்கும் (முட்டைக்கோஸ் மற்றும் முள்ளங்கி) நச்சுத்தன்மையற்றதாக இருந்தது. எனவே, சுற்றுச்சூழல் நிலைமைகளின் கீழ் அயோடோஇண்டோலைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் பைன் வாடல் நோயின் பாதிப்பைக் கட்டுப்படுத்த முடியும் என்பதை இந்த ஆய்வு நிரூபிக்கிறது.
பைன் மர நூற்புழு (பர்சாஃபெலென்கஸ் சைலோஃபிலஸ்) என்பது பைன் மர நூற்புழுக்கள் (PWN) வகையைச் சேர்ந்தது. இது பைன் வனச் சூழல் அமைப்புகளுக்குக் கடுமையான சூழலியல் சேதத்தை ஏற்படுத்துவதாக அறியப்பட்ட, இடம்பெயரும் அக ஒட்டுண்ணி நூற்புழுக்கள் ஆகும்¹. பைன் மர நூற்புழுவால் ஏற்படும் பைன் வாடல் நோய் (PWD), ஆசியா மற்றும் ஐரோப்பா உள்ளிட்ட பல கண்டங்களில் ஒரு தீவிரப் பிரச்சனையாக மாறி வருகிறது. மேலும், வட அமெரிக்காவில், இந்த நூற்புழு அறிமுகப்படுத்தப்பட்ட பைன் இனங்களை அழிக்கிறது¹,². பைன் மரங்களின் சரிவு ஒரு பெரிய பொருளாதாரப் பிரச்சனையாகும், மேலும் இது உலகளவில் பரவும் வாய்ப்பு கவலையளிக்கிறது³. பின்வரும் பைன் இனங்கள் இந்த நூற்புழுவால் பொதுவாகத் தாக்கப்படுகின்றன: Pinus densiflora, Pinus sylvestris, Pinus thunbergii, Pinus koraiensis, Pinus thunbergii, Pinus thunbergii, மற்றும் Pinus radiata⁴. பைன் நூற்புழு ஒரு தீவிர நோயாகும், இது தொற்று ஏற்பட்ட சில வாரங்கள் அல்லது மாதங்களுக்குள் பைன் மரங்களைக் கொன்றுவிடும். மேலும், பைன் நூற்புழுத் தாக்குதல்கள் பல்வேறு சூழல் அமைப்புகளில் பொதுவாகக் காணப்படுகின்றன, அதனால் நீடித்த தொற்றுச் சங்கிலிகள் உருவாகியுள்ளன¹.
பர்சாஃபெலென்கஸ் சைலோஃபிலஸ் என்பது அஃபெலென்காய்டியா பேரினம் மற்றும் கிளேட் 102.5-ஐச் சேர்ந்த ஒரு தனிமைப்படுத்தப்பட்ட தாவர ஒட்டுண்ணி நூற்புழு ஆகும். இந்த நூற்புழு பூஞ்சைகளை உணவாகக் கொள்கிறது மற்றும் பைன் மரங்களின் மரத் திசுக்களில் இனப்பெருக்கம் செய்கிறது, L1, L2, L3, L4 மற்றும் ஒரு முதிர்ந்த தனிநபர் என நான்கு வெவ்வேறு லார்வா நிலைகளாக உருவாகிறது¹,⁶. உணவுப் பற்றாக்குறை நிலைகளில், பைன் நூற்புழு ஒரு சிறப்பு லார்வா நிலையான டௌவர் நிலைக்கு மாறுகிறது, இது அதன் கடத்தியான பைன் பட்டை வண்டு (மோனோகாமஸ் ஆல்டர்னேட்டஸ்) மீது ஒட்டுண்ணியாகி, ஆரோக்கியமான பைன் மரங்களுக்கு மாற்றப்படுகிறது. ஆரோக்கியமான தாவரங்களில், நூற்புழுக்கள் தாவரத் திசுக்கள் வழியாக விரைவாக இடம்பெயர்ந்து பாரன்கைமா செல்களை உண்கின்றன, இது தொற்று ஏற்பட்ட ஒரு வருடத்திற்குள் பல மிகை உணர்திறன் எதிர்வினைகள், பைன் வாடுதல் மற்றும் இறப்புக்கு வழிவகுக்கிறது¹,⁷,⁸.
பைன் நூற்புழுக்களின் உயிரியல் கட்டுப்பாடு நீண்ட காலமாக ஒரு சவாலாக இருந்து வருகிறது, மேலும் தனிமைப்படுத்தல் நடவடிக்கைகள் 20 ஆம் நூற்றாண்டிலிருந்தே நடைமுறையில் உள்ளன. பைன் நூற்புழுக்களைக் கட்டுப்படுத்துவதற்கான தற்போதைய உத்திகள் முதன்மையாக இரசாயன சிகிச்சைகளை உள்ளடக்கியுள்ளன; இதில் மரங்களுக்குப் புகைமூட்டம் இடுதல் மற்றும் மரத்தண்டுகளில் நூற்புழுக்கொல்லிகளைப் பொருத்துதல் ஆகியவை அடங்கும். மிகவும் பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் நூற்புழுக்கொல்லிகள், அவெர்மெக்டின் குடும்பத்தைச் சேர்ந்த அவெர்மெக்டின் மற்றும் அவெர்மெக்டின் பென்சோயேட் ஆகும். இந்த விலை உயர்ந்த இரசாயனங்கள் பல நூற்புழு இனங்களுக்கு எதிராக மிகவும் திறம்பட செயல்படுகின்றன மற்றும் சுற்றுச்சூழலுக்குப் பாதுகாப்பானவையாகக் கருதப்படுகின்றன9. இருப்பினும், இந்த நூற்புழுக்கொல்லிகளைத் தொடர்ச்சியாகப் பயன்படுத்துவது, எதிர்ப்புத்திறன் கொண்ட பைன் நூற்புழுக்கள் தோன்றுவதற்கு வழிவகுக்கும் ஒரு தேர்வு அழுத்தத்தை உருவாக்கும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது. லெப்டினோடார்சா டெசெம்லைனாட்டா, புளூட்டெல்லா சைலோஸ்டெல்லா மற்றும் டிரைகோஸ்ட்ராங்கிலஸ் கொலுப்ரிஃபார்மிஸ், ஆஸ்டர்டேஜியா சர்க்கம்கிங்டா போன்ற நூற்புழுக்கள் எனும் பல பூச்சியினங்கள் படிப்படியாக அவெர்மெக்டின்களுக்கு எதிர்ப்புத்திறனை வளர்த்துக் கொண்டதில் இது நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது10,11,12. எனவே, PVD-யைக் கட்டுப்படுத்த மாற்று, செலவு குறைந்த மற்றும் சுற்றுச்சூழலுக்கு உகந்த நடவடிக்கைகளைக் கண்டறிய, எதிர்ப்பு முறைகளைத் தவறாமல் ஆய்வு செய்வதும், நூற்புழுக்கொல்லிகளைத் தொடர்ந்து பரிசோதிப்பதும் அவசியமாகும். சமீபத்திய பத்தாண்டுகளில், பல ஆசிரியர்கள் தாவரச் சாறுகள், அத்தியாவசிய எண்ணெய்கள் மற்றும் ஆவியாகும் சேர்மங்களை நூற்புழு கட்டுப்பாட்டுக் காரணிகளாகப் பயன்படுத்த முன்மொழிந்துள்ளனர்¹³,¹⁴,¹⁵,¹⁶.
சமீபத்தில், Caenorhabditis elegans 17 இல், செல்களுக்கு இடையேயான மற்றும் இராச்சியங்களுக்கு இடையேயான சமிக்ஞை மூலக்கூறான இண்டோலின் நூற்புழுக்கொல்லிச் செயல்பாட்டை நாங்கள் நிரூபித்தோம். இண்டோல் என்பது நுண்ணுயிரியல் சூழலியலில் பரவலாகக் காணப்படும் ஒரு செல் உள் சமிக்ஞையாகும். இது நுண்ணுயிரியல் உடலியல், வித்து உருவாக்கம், பிளாஸ்மிட் நிலைத்தன்மை, மருந்து எதிர்ப்பு, உயிரிப்படல உருவாக்கம் மற்றும் நோயுண்டாக்கும் தன்மை 18, 19 ஆகியவற்றைப் பாதிக்கும் எண்ணற்ற செயல்பாடுகளைக் கட்டுப்படுத்துகிறது. மற்ற நோயுண்டாக்கும் நூற்புழுக்களுக்கு எதிராக இண்டோல் மற்றும் அதன் வழிப்பொருட்களின் செயல்பாடு ஆய்வு செய்யப்படவில்லை. இந்த ஆய்வில், பைன் நூற்புழுக்களுக்கு எதிராக 34 இண்டோல்களின் நூற்புழுக்கொல்லிச் செயல்பாட்டை நாங்கள் ஆராய்ந்தோம். மேலும், நுண்ணோக்கியியல், கால இடைவெளிப் புகைப்படம் எடுத்தல் மற்றும் மூலக்கூறு இணைப்புச் சோதனைகளைப் பயன்படுத்தி மிகவும் சக்திவாய்ந்த 5-அயோடோஇண்டோலின் செயல்பாட்டு வழிமுறையை விளக்கினோம். அத்துடன், விதை முளைப்புச் சோதனையைப் பயன்படுத்தி தாவரங்களில் அதன் நச்சு விளைவுகளையும் மதிப்பிட்டோம்.
அதிக செறிவுகளில் (>1.0 mM) உள்ள இண்டோல், நூற்புழுக்களுக்கு எதிராக நூற்புழுக்கொல்லி விளைவைக் கொண்டிருப்பதாக முன்னர் அறிவிக்கப்பட்டுள்ளது¹⁷. B. xylophilus (கலப்பு வாழ்க்கை நிலைகள்) நூற்புழுக்களுக்கு 1 mM செறிவில் இண்டோல் அல்லது 33 வெவ்வேறு இண்டோல் வழிப்பொருட்களைக் கொண்டு சிகிச்சையளித்த பிறகு, கட்டுப்பாட்டுக் குழு மற்றும் சிகிச்சையளிக்கப்பட்ட குழுவில் உள்ள உயிருள்ள மற்றும் இறந்த நூற்புழுக்களை எண்ணுவதன் மூலம் B. xylophilus-இன் இறப்பு விகிதம் அளவிடப்பட்டது. ஐந்து இண்டோல்கள் குறிப்பிடத்தக்க நூற்புழுக்கொல்லி செயல்பாட்டைக் காட்டின; சிகிச்சையளிக்கப்படாத கட்டுப்பாட்டுக் குழுவின் உயிர்வாழ்தல் விகிதம் 24 மணி நேரத்திற்குப் பிறகு 95 ± 7% ஆக இருந்தது. சோதிக்கப்பட்ட 34 இண்டோல்களில், 1 mM செறிவில் உள்ள 5-அயோடோஇண்டோல் மற்றும் 4-ஃப்ளூரோஇண்டோல் 100% இறப்பை ஏற்படுத்தின, அதேசமயம் 5,6-டைஃப்ளூரோஇண்டிகோ, மெத்தில்இண்டோல்-7-கார்பாக்சிலேட் மற்றும் 7-அயோடோஇண்டோல் ஆகியவை தோராயமாக 50% இறப்பை ஏற்படுத்தின (அட்டவணை 1).
பைன் மர நூற்புழுவின் வெற்றிட உருவாக்கம் மற்றும் வளர்சிதை மாற்றத்தில் 5-அயோடோஇண்டோலின் விளைவு. (A) முதிர்ந்த ஆண் நூற்புழுக்களில் அவெர்மெக்டின் மற்றும் 5-அயோடோஇண்டோலின் விளைவு, (B) L1 நிலை நூற்புழு முட்டைகள் மற்றும் (C) B. சைலோஃபிலஸின் வளர்சிதை மாற்றம், (i) 0 மணி நேரத்தில் வெற்றிடங்கள் காணப்படவில்லை, சிகிச்சையின் விளைவாக (ii) வெற்றிடங்கள், (iii) பல வெற்றிடங்கள் குவிதல், (iv) வெற்றிடங்கள் வீங்குதல், (v) வெற்றிடங்கள் ஒன்றிணைதல் மற்றும் (vi) மாபெரும் வெற்றிடங்கள் உருவாதல் ஆகியவை ஏற்பட்டன. சிவப்பு அம்புக்குறிகள் வெற்றிடங்கள் வீங்குவதையும், நீல அம்புக்குறிகள் வெற்றிடங்கள் ஒன்றிணைவதையும் மற்றும் கருப்பு அம்புக்குறிகள் மாபெரும் வெற்றிடங்களையும் குறிக்கின்றன. அளவுப் பட்டை = 50 μm.
மேலும், இந்த ஆய்வு பைன் நூற்புழுக்களில் மீத்தேன் தூண்டப்பட்ட இறப்பின் தொடர் செயல்முறையையும் விவரித்தது (படம் 4C). மீத்தேன் உருவாக்கும் இறப்பு என்பது, சைட்டோபிளாசத்தில் முக்கிய வெற்றிடங்கள் குவிவதுடன் தொடர்புடைய, அப்போப்டொசிஸ் அல்லாத ஒரு வகை செல் இறப்பு ஆகும்²⁷. பைன் நூற்புழுக்களில் காணப்படும் உருவவியல் குறைபாடுகள், மீத்தேன் தூண்டப்பட்ட இறப்பின் செயல்முறையுடன் நெருங்கிய தொடர்புடையதாகத் தெரிகிறது. வெவ்வேறு நேரங்களில் செய்யப்பட்ட நுண்ணோக்கிப் பரிசோதனையில், 5-அயோடோஇண்டோல் (0.1 mM) உடன் 20 மணிநேர வெளிப்பாட்டிற்குப் பிறகு பெரிய வெற்றிடங்கள் உருவானது தெரியவந்தது. சிகிச்சையின் 8 மணி நேரத்திற்குப் பிறகு நுண்ணோக்கி வெற்றிடங்கள் காணப்பட்டன, மேலும் 12 மணி நேரத்திற்குப் பிறகு அவற்றின் எண்ணிக்கை அதிகரித்தது. 14 மணி நேரத்திற்குப் பிறகு பல பெரிய வெற்றிடங்கள் காணப்பட்டன. சிகிச்சையின் 12–16 மணி நேரத்திற்குப் பிறகு பல இணைந்த வெற்றிடங்கள் தெளிவாகத் தெரிந்தன, இது வெற்றிட இணைவுதான் மீத்தேன் உருவாக்கும் இறப்பு செயல்முறையின் அடிப்படை என்பதைக் குறிக்கிறது. 20 மணி நேரத்திற்குப் பிறகு, புழு முழுவதும் பல பெரிய வெற்றிடங்கள் காணப்பட்டன. இந்தக் கண்டுபிடிப்புகள், சி. எலிகன்ஸில் மெட்டுயோசிஸ் பற்றிய முதல் பதிவாக அமைகின்றன.
5-அயோடோஇண்டோல் செலுத்தப்பட்ட புழுக்களில், புழு வளைவதாலும் வெற்றிடங்கள் சுற்றுச்சூழலில் வெளியிடப்படுவதாலும், வெற்றிடங்களின் திரட்சியும் சிதைவும் காணப்பட்டன (படம் 5). பொதுவாக குஞ்சு பொரிக்கும் போது L2-ஆல் சிதைவின்றிப் பாதுகாக்கப்படும் முட்டை ஓட்டுச் சவ்விலும் வெற்றிடச் சிதைவு காணப்பட்டது (துணைப் படம் S2). இந்தக் கவனிப்புகள், வெற்றிட உருவாக்கம் மற்றும் சீழ் வடிதல் செயல்முறையில் திரவக் குவிப்பு, சவ்வூடுபரவல் ஒழுங்குமுறைத் தோல்வி, அத்துடன் மீளக்கூடிய செல் காயம் (RCI) ஆகியவற்றின் ஈடுபாட்டை ஆதரிக்கின்றன (படம் 5).
கண்டறியப்பட்ட வெற்றிட உருவாக்கத்தில் அயோடினின் பங்கு இருக்கலாம் எனக் கருதி, சோடியம் அயோடைடு (NaI) மற்றும் பொட்டாசியம் அயோடைடு (KI) ஆகியவற்றின் நூற்புழுக்கொல்லிச் செயல்பாட்டை நாங்கள் ஆராய்ந்தோம். இருப்பினும், 1 mM KI ஒரு சிறிய நூற்புழுக்கொல்லி விளைவைக் கொண்டிருந்தபோதிலும், (0.1, 0.5 அல்லது 1 mM) செறிவுகளில், அவை நூற்புழுக்களின் உயிர்வாழ்வையோ அல்லது வெற்றிட உருவாக்கத்தையோ பாதிக்கவில்லை (துணைப்படம் S5). மறுபுறம், 5-அயோடோஇண்டோலைப் போலவே, 7-அயோடோஇண்டோலும் (1 அல்லது 2 mM) பல வெற்றிடங்களையும் கட்டமைப்புச் சிதைவுகளையும் தூண்டியது (துணைப்படம் S6). இந்த இரண்டு அயோடோஇண்டோல்களும் பைன் நூற்புழுக்களில் ஒத்த புறத்தோற்றப் பண்புகளைக் காட்டின, ஆனால் NaI மற்றும் KI அவ்வாறு காட்டவில்லை. சுவாரஸ்யமாக, சோதிக்கப்பட்ட செறிவுகளில் இண்டோல் B. xylophilus-ல் வெற்றிட உருவாக்கத்தைத் தூண்டவில்லை (தரவுகள் காட்டப்படவில்லை). இவ்வாறு, இண்டோல்-அயோடின் கூட்டுப்பொருள் B. xylophilus-ன் வெற்றிடமாக்கத்திற்கும் வளர்சிதை மாற்றத்திற்கும் காரணமாக உள்ளது என்பதை இந்த முடிவுகள் உறுதிப்படுத்தின.
நூற்புழுக்கொல்லிச் செயல்பாட்டிற்காகச் சோதிக்கப்பட்ட இண்டோல்களில், 5-அயோடோஇண்டோல் -5.89 kcal/mol என்ற மிக உயர்ந்த சறுக்குக் குறியீட்டைக் கொண்டிருந்தது, அதைத் தொடர்ந்து 7-அயோடோஇண்டோல் (-4.48 kcal/mol), 4-ஃப்ளூரோஇண்டோல் (-4.33), மற்றும் இண்டோல் (-4.03) ஆகியவை இருந்தன (படம் 6). 5-அயோடோஇண்டோலின் லூசின் 218 உடனான வலுவான முதுகெலும்பு ஹைட்ரஜன் பிணைப்பு அதன் பிணைப்பை நிலைப்படுத்துகிறது, அதேசமயம் மற்ற அனைத்து இண்டோல் வழித்தோன்றல்களும் செரின் 260 உடன் பக்கச் சங்கிலி ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள் வழியாகப் பிணைக்கப்படுகின்றன. மாதிரியாக்கப்பட்ட மற்ற அயோடோஇண்டோல்களில், 2-அயோடோஇண்டோல் -5.248 kcal/mol என்ற பிணைப்பு மதிப்பைக் கொண்டுள்ளது, இது லூசின் 218 உடனான அதன் முக்கிய ஹைட்ரஜன் பிணைப்பின் காரணமாகும். அறியப்பட்ட மற்ற பிணைப்புகளில் 3-அயோடோஇண்டோல் (-4.3 kcal/mol), 4-அயோடோஇண்டோல் (-4.0 kcal/mol), மற்றும் 6-ஃபுளோரோஇண்டோல் (-2.6 kcal/mol) ஆகியவை அடங்கும் (துணைப் படம் S8). 5-அயோடோஇண்டோல் மற்றும் 2-அயோடோஇண்டோல் தவிர, பெரும்பாலான ஹாலோஜனேற்றப்பட்ட இண்டோல்களும் இண்டோலும் செரின் 260 உடன் ஒரு பிணைப்பை உருவாக்குகின்றன. ஐவர்மெக்டினில் காணப்பட்டதைப் போல (துணைப் படம் S7), லூசின் 218 உடனான ஹைட்ரஜன் பிணைப்பு, திறமையான ஏற்பி-இணைப்பிப் பிணைப்பைக் குறிக்கிறது என்ற உண்மை, ஐவர்மெக்டினைப் போலவே 5-அயோடோஇண்டோல் மற்றும் 2-அயோடோஇண்டோலும் லூசின் 218 வழியாக GluCL ஏற்பியின் செயல் தளத்துடன் இறுக்கமாகப் பிணைக்கின்றன என்பதை உறுதிப்படுத்துகிறது (படம் 6 மற்றும் துணைப் படம் S8). GluCL அணைவின் திறந்த துளை அமைப்பைப் பராமரிக்க இந்தப் பிணைப்பு தேவைப்படுகிறது என்றும், GluCL ஏற்பியின் செயல் தளத்துடன் இறுக்கமாகப் பிணைவதன் மூலம், 5-அயோடோஇண்டோல், 2-அயோடோஇண்டோல், அவெர்மெக்டின் மற்றும் ஐவர்மெக்டின் ஆகியவை அயனி வழித்தடத்தைத் திறந்து வைத்து, திரவ உறிஞ்சுதலை அனுமதிக்கின்றன என்றும் நாங்கள் முன்மொழிகிறோம்.
GluCL உடன் இண்டோல் மற்றும் ஹாலோஜனேற்றப்பட்ட இண்டோலின் மூலக்கூறு இணைப்பு. GluCL-இன் செயல் தளத்தில் (A) இண்டோல், (B) 4-ஃப்ளூரோஇண்டோல், (C) 7-அயோடோஇண்டோல், மற்றும் (D) 5-அயோடோஇண்டோல் ஈந்தணைவிகளின் பிணைப்பு திசையமைப்புகள். புரதம் ஒரு நாடாவால் குறிக்கப்படுகிறது, மற்றும் முதுகெலும்பு ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள் மஞ்சள் புள்ளிக் கோடுகளாகக் காட்டப்பட்டுள்ளன. (A′), (B′), (C′), மற்றும் (D′) ஆகியவை தொடர்புடைய ஈந்தணைவிகளின் சுற்றியுள்ள அமினோ அமில எச்சங்களுடனான இடைவினைகளைக் காட்டுகின்றன, மற்றும் பக்கச் சங்கிலி ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள் இளஞ்சிவப்பு புள்ளி அம்புகளால் சுட்டிக்காட்டப்பட்டுள்ளன.
முட்டைக்கோஸ் மற்றும் முள்ளங்கி விதைகளின் முளைப்புத்திறன் மீது 5-அயோடோஇண்டோலின் நச்சு விளைவை மதிப்பிடுவதற்காக சோதனைகள் நடத்தப்பட்டன. 5-அயோடோஇண்டோல் (0.05 அல்லது 0.1 mM) அல்லது அவெர்மெக்டின் (10 μg/mL) ஆகியவை ஆரம்ப முளைப்புத்திறன் மற்றும் நாற்றுகள் வெளிப்படுவதில் சிறிதளவோ அல்லது எந்த விளைவையோ ஏற்படுத்தவில்லை (படம் 7). மேலும், சிகிச்சை அளிக்கப்படாத கட்டுப்பாட்டு விதைகளின் முளைப்பு விகிதத்திற்கும், 5-அயோடோஇண்டோல் அல்லது அவெர்மெக்டின் கொண்டு சிகிச்சை அளிக்கப்பட்ட விதைகளின் முளைப்பு விகிதத்திற்கும் இடையே குறிப்பிடத்தக்க வேறுபாடு எதுவும் காணப்படவில்லை. ஆணிவேர் நீட்சி மற்றும் உருவான பக்கவாட்டு வேர்களின் எண்ணிக்கை மீதான விளைவு முக்கியமற்றதாக இருந்தது, இருப்பினும் 1 mM (அதன் செயல் செறிவை விட 10 மடங்கு) 5-அயோடோஇண்டோல் பக்கவாட்டு வேர்களின் வளர்ச்சியைச் சற்றே தாமதப்படுத்தியது. இந்த முடிவுகள், 5-அயோடோஇண்டோல் தாவர செல்களுக்கு நச்சுத்தன்மையற்றது என்பதையும், ஆய்வு செய்யப்பட்ட செறிவுகளில் தாவர வளர்ச்சி செயல்முறைகளில் தலையிடாது என்பதையும் காட்டுகின்றன.
விதை முளைப்பில் 5-அயோடோஇண்டோலின் விளைவு. அவெர்மெக்டின் அல்லது 5-அயோடோஇண்டோல் சேர்த்தோ அல்லது சேர்க்காமலோ, முராஷிகே மற்றும் ஸ்கூக் அகார் ஊடகத்தில் B. oleracea மற்றும் R. raphanistrum விதைகளின் முளைப்பு, துளிர்த்தல் மற்றும் பக்கவாட்டு வேரூன்றுதல். 22°C வெப்பநிலையில் 3 நாட்கள் அடைகாத்த பிறகு முளைப்பு பதிவு செய்யப்பட்டது.
இந்த ஆய்வு, இண்டோல்களால் நூற்புழுக்கள் கொல்லப்பட்ட பல நிகழ்வுகளைப் பதிவு செய்கிறது. முக்கியமாக, பைன் ஊசியிலைகளில் அயோடோஇண்டோல் மெத்திலேற்றத்தைத் (சிறிய வெற்றிடங்கள் குவிந்து படிப்படியாகப் பெரிய வெற்றிடங்களாக ஒன்றிணைந்து, இறுதியில் சவ்வு சிதைவு மற்றும் இறப்புக்கு வழிவகுக்கும் ஒரு செயல்முறை) தூண்டுவது குறித்த முதல் பதிவு இதுவாகும். மேலும், அயோடோஇண்டோல், வணிக ரீதியான நூற்புழுக்கொல்லியான அவெர்மெக்டினைப் போன்ற குறிப்பிடத்தக்க நூற்புழுக்கொல்லிப் பண்புகளையும் வெளிப்படுத்துகிறது.
புரோகேரியோட்டுகள் மற்றும் யூகேரியோட்டுகளில், பயோஃபிலிம் உருவாக்கம்/தடுப்பு, பாக்டீரியா உயிர்வாழ்தல் மற்றும் நோயுண்டாக்கும் தன்மை உள்ளிட்ட பல சமிக்ஞை செயல்பாடுகளை இண்டோல்கள் வெளிப்படுத்துவதாக முன்னர் அறிவிக்கப்பட்டுள்ளன¹⁹,³²,³³,³⁴. சமீபத்தில், ஹாலோஜனேற்றப்பட்ட இண்டோல்கள், இண்டோல் ஆல்கலாய்டுகள் மற்றும் பகுதி செயற்கை இண்டோல் வழிப்பொருட்களின் சாத்தியமான சிகிச்சை விளைவுகள் பரந்த ஆராய்ச்சி ஆர்வத்தை ஈர்த்துள்ளன³⁵,³⁶,³⁷. உதாரணமாக, ஹாலோஜனேற்றப்பட்ட இண்டோல்கள், நீடித்திருக்கும் எஸ்செரிச்சியா கோலி மற்றும் ஸ்டேஃபிளோகாக்கஸ் ஆரியஸ் செல்களைக் கொல்வதாகக் காட்டப்பட்டுள்ளது³⁷. கூடுதலாக, மற்ற இனங்கள், பேரினங்கள் மற்றும் இராச்சியங்களுக்கு எதிராக ஹாலோஜனேற்றப்பட்ட இண்டோல்களின் செயல்திறனைப் படிப்பது அறிவியல் ரீதியாக ஆர்வத்திற்குரியது, மேலும் இந்த ஆய்வு இந்த இலக்கை அடைவதற்கான ஒரு படியாகும்.
இங்கு, மீளக்கூடிய செல் காயம் (RCI) மற்றும் மெத்திலேஷன் ஆகியவற்றின் அடிப்படையில், C. elegans-ல் 5-அயோடோஇண்டோலால் தூண்டப்படும் மரணத்திற்கான ஒரு வழிமுறையை நாங்கள் முன்மொழிகிறோம் (படம் 4C மற்றும் 5). வீக்கம் மற்றும் வெற்றிடச் சிதைவு போன்ற நீர்க்கட்டு மாற்றங்கள் RCI மற்றும் மெத்திலேஷனின் குறிகாட்டிகளாகும், இவை சைட்டோபிளாசத்தில் மாபெரும் வெற்றிடங்களாக வெளிப்படுகின்றன48,49. RCI ஆனது ATP உற்பத்தியைக் குறைப்பதன் மூலமோ, ATPase பம்பின் செயலிழப்பை ஏற்படுத்துவதன் மூலமோ, அல்லது செல் சவ்வுகளைச் சிதைத்து Na+, Ca2+, மற்றும் நீரின் விரைவான உட்புகுதலை ஏற்படுத்துவதன் மூலமோ ஆற்றல் உற்பத்தியில் குறுக்கிடுகிறது50,51,52. Ca2+ மற்றும் நீரின் உட்புகுதல் காரணமாக சைட்டோபிளாசத்தில் திரவம் குவிவதன் விளைவாக விலங்கு செல்களில் சைட்டோபிளாச வெற்றிடங்கள் உருவாகின்றன53. சுவாரஸ்யமாக, இந்த செல் சேதத்தின் செயல்முறையானது, சேதம் தற்காலிகமாக இருந்து, செல்கள் ஒரு குறிப்பிட்ட காலத்திற்கு ATP-ஐ உற்பத்தி செய்யத் தொடங்கினால் மீளக்கூடியது. ஆனால், சேதம் தொடர்ந்தால் அல்லது மோசமடைந்தால், செல்கள் இறந்துவிடுகின்றன.54 அழுத்தமான சூழல்களுக்கு ஆட்பட்ட பிறகு, 5-அயோடோஇண்டோல் கொண்டு சிகிச்சையளிக்கப்பட்ட நூற்புழுக்களால் இயல்பான உயிரியக்கவியலை மீட்டெடுக்க இயலவில்லை என்பதை எங்கள் அவதானிப்புகள் காட்டுகின்றன.
B. xylophilus-ல் 5-அயோடோஇண்டோலால் தூண்டப்பட்ட மெத்திலேஷன் பண்பானது, அயோடின் இருப்பதாலும் அதன் மூலக்கூறு பரவலினாலும் ஏற்பட்டிருக்கலாம், ஏனெனில் 7-அயோடோஇண்டோல், 5-அயோடோஇண்டோலை விட B. xylophilus மீது குறைவான தடுப்பு விளைவைக் கொண்டிருந்தது (அட்டவணை 1 மற்றும் துணைப் படம் S6). இந்த முடிவுகள், மால்டீஸ் மற்றும் குழுவினரின் (2014) ஆய்வுகளுடன் ஓரளவு ஒத்துப்போகின்றன. அவர்கள், இண்டோலில் உள்ள பைரிடில் நைட்ரஜன் பகுதியானது பாரா நிலையில் இருந்து மெட்டா நிலைக்கு இடம்பெயர்வது, U251 செல்களில் வெற்றிடமாதல், வளர்ச்சித் தடை மற்றும் செல்நச்சுத்தன்மை ஆகியவற்றை நீக்குவதாகக் குறிப்பிட்டனர். இது, புரதத்தில் உள்ள ஒரு குறிப்பிட்ட செயல் தளத்துடன் மூலக்கூறின் இடைவினை முக்கியமானது என்பதைச் சுட்டிக்காட்டுகிறது²⁷,⁴⁴,⁴⁵. இந்த ஆய்வில் காணப்பட்ட இண்டோல் அல்லது ஹாலோஜனேற்றப்பட்ட இண்டோல்களுக்கும் GluCL ஏற்பிகளுக்கும் இடையிலான இடைவினைகளும் இந்தக் கருத்தை ஆதரிக்கின்றன, ஏனெனில் ஆய்வு செய்யப்பட்ட மற்ற இண்டோல்களை விட 5- மற்றும் 2-அயோடோஇண்டோல்கள் GluCL ஏற்பிகளுடன் மிகவும் வலுவாகப் பிணைவதாகக் கண்டறியப்பட்டது (படம் 6 மற்றும் துணைப் படம் S8). இண்டோலின் இரண்டாவது அல்லது ஐந்தாவது நிலையில் உள்ள அயோடின், GluCL ஏற்பியின் லூசின் 218 உடன் முதுகெலும்பு ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள் வழியாகப் பிணைவதாகக் கண்டறியப்பட்டது. அதேசமயம், மற்ற ஹாலோஜனேற்றப்பட்ட இண்டோல்களும் இண்டோலும் செரின் 260 உடன் பலவீனமான பக்க-சங்கிலி ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளை உருவாக்குகின்றன (படம் 6). எனவே, வெற்றிடச் சிதைவைத் தூண்டுவதில் ஹாலோஜனின் இருப்பிடம் ஒரு முக்கியப் பங்கு வகிக்கிறது என்றும், அதேசமயம் 5-அயோடோஇண்டோலின் இறுக்கமான பிணைப்பு அயனி வழித்தடத்தைத் திறந்து வைத்து, அதன்மூலம் விரைவான திரவ உட்புகுதலையும் வெற்றிடச் சிதைவையும் அனுமதிக்கிறது என்றும் நாங்கள் ஊகிக்கிறோம். இருப்பினும், 5-அயோடோஇண்டோலின் விரிவான செயல்பாட்டு முறை இன்னும் கண்டறியப்பட வேண்டியுள்ளது.
5-அயோடோஇண்டோலை நடைமுறைப் பயன்பாட்டிற்குக் கொண்டுவருவதற்கு முன்பு, தாவரங்கள் மீதான அதன் நச்சு விளைவு பகுப்பாய்வு செய்யப்பட வேண்டும். நாங்கள் நடத்திய விதை முளைப்புச் சோதனைகளில், ஆய்வு செய்யப்பட்ட செறிவுகளில் 5-அயோடோஇண்டோல், விதை முளைப்பு அல்லது அதைத் தொடர்ந்த வளர்ச்சி செயல்முறைகளில் எந்த எதிர்மறையான விளைவையும் ஏற்படுத்தவில்லை என்பது தெரியவந்தது (படம் 7). எனவே, பைன் மரங்களுக்கு பைன் நூற்புழுக்களால் ஏற்படும் தீங்கைக் கட்டுப்படுத்துவதற்காக, சூழலியல் சூழலில் 5-அயோடோஇண்டோலைப் பயன்படுத்துவதற்கு இந்த ஆய்வு ஒரு அடிப்படையை வழங்குகிறது.
நுண்ணுயிர் எதிர்ப்பு மருந்துகளுக்கு எதிர்ப்புத்தன்மை மற்றும் புற்றுநோய் முன்னேற்றம் ஆகிய பிரச்சனைகளைத் தீர்ப்பதற்கு, இண்டோல் அடிப்படையிலான சிகிச்சை ஒரு சாத்தியமான அணுகுமுறையாக விளங்குகிறது என்பதை முந்தைய அறிக்கைகள் நிரூபித்துள்ளன⁵⁵. மேலும், இண்டோல்கள் பாக்டீரியா எதிர்ப்பு, புற்றுநோய் எதிர்ப்பு, ஆக்ஸிஜனேற்றத் தடுப்பு, அழற்சி எதிர்ப்பு, நீரிழிவு எதிர்ப்பு, வைரஸ் எதிர்ப்பு, செல் பெருக்கத் தடுப்பு மற்றும் காசநோய் எதிர்ப்புச் செயல்பாடுகளைக் கொண்டுள்ளன, மேலும் அவை மருந்து உருவாக்கத்திற்கு ஒரு நம்பிக்கைக்குரிய அடிப்படையாக அமையக்கூடும்⁶,⁷. இந்த ஆய்வு முதன்முறையாக, அயோடினை ஒரு ஒட்டுண்ணி எதிர்ப்பு மற்றும் குடற்புழு நீக்கியாகப் பயன்படுத்துவதற்கான சாத்தியத்தை முன்வைக்கிறது.
அவெர்மெக்டின் மூன்று தசாப்தங்களுக்கு முன்பு கண்டுபிடிக்கப்பட்டு, 2015-ல் நோபல் பரிசை வென்றது. மேலும், குடற்புழு நீக்கியாக அதன் பயன்பாடு இன்றும் தீவிரமாகத் தொடர்கிறது. இருப்பினும், நூற்புழுக்கள் மற்றும் பூச்சிகளில் அவெர்மெக்டின்களுக்கு எதிரான எதிர்ப்புத்திறன் வேகமாக உருவாகி வருவதால், பைன் மரங்களில் ஏற்படும் பைன் நூற்புழுத் தொற்றைக் கட்டுப்படுத்த, ஒரு மாற்று, குறைந்த செலவிலான மற்றும் சுற்றுச்சூழலுக்கு உகந்த உத்தி தேவைப்படுகிறது. இந்த ஆய்வானது, 5-அயோடோஇண்டோல் பைன் நூற்புழுக்களை எவ்வாறு கொல்கிறது என்பதையும், அது தாவர செல்களுக்குக் குறைந்த நச்சுத்தன்மையைக் கொண்டுள்ளது என்பதையும் தெரிவிக்கிறது. இது அதன் எதிர்கால வணிகப் பயன்பாட்டிற்கு நல்ல வாய்ப்புகளைத் திறக்கிறது.
அனைத்து சோதனைகளும் கொரியாவின் கியோங்சானில் உள்ள யங்னாம் பல்கலைக்கழகத்தின் நெறிமுறைக் குழுவால் அங்கீகரிக்கப்பட்டன, மேலும் அந்த முறைகள் யங்னாம் பல்கலைக்கழகத்தின் நெறிமுறைக் குழுவின் வழிகாட்டுதல்களுக்கு இணங்க மேற்கொள்ளப்பட்டன.
நிறுவப்பட்ட நடைமுறைகளைப் பயன்படுத்தி முட்டை அடைகாத்தல் சோதனைகள் செய்யப்பட்டன43. குஞ்சு பொரிக்கும் விகிதங்களை (HR) மதிப்பிடுவதற்கு, 1-நாள் வயதுடைய முதிர்ந்த நூற்புழுக்கள் (சுமார் 100 பெண் மற்றும் 100 ஆண்) பூஞ்சை உள்ள பெட்ரி தட்டுகளுக்கு மாற்றப்பட்டு 24 மணி நேரம் வளர அனுமதிக்கப்பட்டன. பின்னர் முட்டைகள் தனிமைப்படுத்தப்பட்டு, கிருமியழிக்கப்பட்ட காய்ச்சி வடிகட்டிய நீரில் ஒரு கூழ்மமாக 5-அயோடோஇண்டோல் (0.05 mM மற்றும் 0.1 mM) அல்லது அவெர்மெக்டின் (10 μg/ml) கொண்டு பதப்படுத்தப்பட்டன. இந்தக் கூழ்மங்கள் (500 μl; சுமார் 100 முட்டைகள்) 24-குழி திசு வளர்ப்புத் தட்டின் குழிகளுக்கு மாற்றப்பட்டு 22 °C வெப்பநிலையில் அடைகாக்கப்பட்டன. 24 மணி நேர அடைகாத்தலுக்குப் பிறகு L2 எண்ணிக்கைகள் எடுக்கப்பட்டன, ஆனால் ஒரு மெல்லிய பிளாட்டினம் கம்பியால் தூண்டும்போது செல்கள் நகரவில்லை என்றால் அவை இறந்ததாகக் கருதப்பட்டன. இந்தச் சோதனை இரண்டு கட்டங்களாக நடத்தப்பட்டது, ஒவ்வொன்றும் ஆறு முறை மீண்டும் செய்யப்பட்டது. இரண்டு சோதனைகளின் தரவுகளும் இணைக்கப்பட்டு வழங்கப்பட்டன. குஞ்சு பொரிக்கும் விகிதத்தின் (HR) சதவீதம் பின்வருமாறு கணக்கிடப்படுகிறது:
முன்னர் உருவாக்கப்பட்ட செயல்முறைகளைப் பயன்படுத்தி லார்வா இறப்பு விகிதம் மதிப்பிடப்பட்டது. நூற்புழு முட்டைகள் சேகரிக்கப்பட்டு, L2 நிலை லார்வாக்களை உருவாக்குவதற்காக, கிருமியழிக்கப்பட்ட காய்ச்சி வடிகட்டிய நீரில் கருக்கள் பொரிப்பதன் மூலம் அவை ஒத்திசைக்கப்பட்டன. ஒத்திசைக்கப்பட்ட லார்வாக்கள் (சுமார் 500 நூற்புழுக்கள்) 5-அயோடோஇண்டோல் (0.05 mM மற்றும் 0.1 mM) அல்லது அவெர்மெக்டின் (10 μg/ml) கொண்டு சிகிச்சையளிக்கப்பட்டு, B. cinerea பெட்ரி தட்டுகளில் வளர்க்கப்பட்டன. 22 °C வெப்பநிலையில் 48 மணிநேர அடைகாத்தலுக்குப் பிறகு, நூற்புழுக்கள் கிருமியழிக்கப்பட்ட காய்ச்சி வடிகட்டிய நீரில் சேகரிக்கப்பட்டு, L2, L3 மற்றும் L4 நிலைகள் உள்ளதா எனப் பரிசோதிக்கப்பட்டன. L3 மற்றும் L4 நிலைகளின் இருப்பு லார்வா உருமாற்றத்தைக் குறித்தது, அதேசமயம் L2 நிலையின் இருப்பு உருமாற்றம் இல்லை என்பதைக் குறித்தது. iRiS™ டிஜிட்டல் செல் இமேஜிங் சிஸ்டத்தைப் பயன்படுத்தி படங்கள் பெறப்பட்டன. இந்தச் சோதனை இரண்டு கட்டங்களாக, ஒவ்வொன்றும் ஆறு மறுசெய்கைகளுடன் நடத்தப்பட்டது. இரண்டு சோதனைகளின் தரவுகளும் இணைக்கப்பட்டு வழங்கப்பட்டன.
முராஷிகே மற்றும் ஸ்கூக் அகார் தட்டுகளில் முளைப்புச் சோதனைகளைப் பயன்படுத்தி, 5-அயோடோஇண்டோல் மற்றும் அவெர்மெக்டினின் விதைகளுக்கான நச்சுத்தன்மை மதிப்பிடப்பட்டது.62 B. oleracea மற்றும் R. raphanistrum விதைகள் முதலில் ஒரு நாள் கிருமியழிக்கப்பட்ட காய்ச்சி வடிகட்டிய நீரில் ஊறவைக்கப்பட்டன, 1 மிலி 100% எத்தனால் கொண்டு கழுவப்பட்டன, 1 மிலி 50% வணிக ப்ளீச் (3% சோடியம் ஹைப்போகுளோரைட்) கொண்டு 15 நிமிடங்கள் கிருமியழிக்கப்பட்டன, மேலும் 1 மிலி கிருமியழிக்கப்பட்ட நீர் கொண்டு ஐந்து முறை கழுவப்பட்டன. கிருமியழிக்கப்பட்ட விதைகள் பின்னர், 0.86 கி/லி (0.2X) முராஷிகே மற்றும் ஸ்கூக் ஊடகம் மற்றும் 0.7% பாக்டீரியாலஜிக்கல் அகார் ஆகியவற்றை 5-அயோடோஇண்டோல் அல்லது அவெர்மெக்டினுடன் அல்லது அது இல்லாமல் கொண்ட முளைப்பு அகார் தட்டுகளில் அழுத்தப்பட்டன. பின்னர் அந்தத் தட்டுகள் 22 °C வெப்பநிலையில் அடைகாக்கப்பட்டன, மேலும் 3 நாட்கள் அடைகாத்தலுக்குப் பிறகு படங்கள் எடுக்கப்பட்டன. இந்தச் சோதனை இரண்டு கட்டங்களாக நடத்தப்பட்டது, ஒவ்வொன்றிலும் ஆறு முறை மீண்டும் செய்யப்பட்டது.