宋寶安院士團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)抗水稻白葉枯病新農(nóng)藥分子靶標(biāo)
文章來源：中化新網(wǎng) 更新時(shí)間：2025-11-18 14:55:30
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11月16日，貴州大學(xué)綠色農(nóng)藥全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室宋寶安院士團(tuán)隊(duì)的碩士研究生盧付能和博士生劉婷作為共同第一作者，在植物科學(xué)領(lǐng)域TOP期刊《Molecular Plant Pathology》上發(fā)表題為“Interfering Transposable Elements: ISXoo15 Transposase as a First-in-Class Antibacterial Target Against Xanthomonas oryzae pv. oryzae”的重要研究論文。該研究首次發(fā)現(xiàn)稻黃單胞菌稻白葉枯致病變種（Xanthomonas oryzae pv. oryzae, Xoo）中的ISXoo15轉(zhuǎn)座酶可能作為一種具有優(yōu)異殺菌活性的嘧啶衍生物J9的分子靶標(biāo)，并進(jìn)一步探索了該蛋白在調(diào)控Xoo致病性與毒力中的關(guān)鍵作用。該發(fā)現(xiàn)為研發(fā)防治水稻細(xì)菌性病害的綠色農(nóng)藥提供了全新的殺菌劑分子靶標(biāo)。
Xoo是導(dǎo)致水稻白葉枯病的病原細(xì)菌，它破壞水稻維管組織，引起萎蔫、葉片壞死和植株早衰，嚴(yán)重威脅全球超過半數(shù)人口的糧食安全。目前的防控手段主要依賴抗病品種選育和化學(xué)殺菌劑噴灑。然而，由于病原菌進(jìn)化速度快、抗生素耐藥性廣泛傳播以及宿主抗性基因持久性有限，防治成效面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)殺菌劑（如氫氧化銅、硫酸銅等無機(jī)銅制劑、有機(jī)銅絡(luò)合物）不僅防治效果下降，還帶來日益突出的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。因此，開發(fā)新型抗菌策略十分迫切。
如何系統(tǒng)性發(fā)現(xiàn)兼具高特異性和成藥性的新型抗菌靶標(biāo)，是當(dāng)前抗微生物研究領(lǐng)域的重大瓶頸。理想的靶標(biāo)應(yīng)對(duì)病原體的生存與適應(yīng)性不可或缺，并與宿主的同源性極低。近期研究揭示了插入序列（IS）等轉(zhuǎn)座元件（Transposable Elements, TEs）在黃單胞菌屬病原菌的遺傳多樣性及毒力進(jìn)化中的核心作用。轉(zhuǎn)座酶作為催化轉(zhuǎn)座的核心執(zhí)行者，成為實(shí)現(xiàn)干預(yù)的理想靶點(diǎn)——抑制其活性能夠削弱細(xì)菌毒力、維持基因組穩(wěn)定性、并限制其適應(yīng)性進(jìn)化。然而，以黃單胞菌轉(zhuǎn)座酶為靶點(diǎn)開發(fā)小分子抑制劑，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)上述干預(yù)目標(biāo)，仍是一條尚未被探索的創(chuàng)新路徑。
該研究發(fā)現(xiàn)了具有較高體外和體內(nèi)抗Xoo活性的先導(dǎo)化合物J9，并隨后設(shè)計(jì)合成了其光親和探針P-J9。利用ABPP技術(shù)首次鑒定出ISXoo15轉(zhuǎn)座酶是J9的潛在分子靶標(biāo)。通過分子對(duì)接、動(dòng)力學(xué)模擬和親和力測(cè)定闡明了J9與該酶的結(jié)合模式。生理和生化分析證實(shí)，缺失編碼該靶基因的敲除菌株的致病性和毒力顯著降低，而基因回補(bǔ)菌株的這些毒力相關(guān)表型則得到顯著恢復(fù)。蛋白質(zhì)組學(xué)分析揭示，在J9處理與轉(zhuǎn)座酶缺陷菌株中，涉及DNA修復(fù)、重組及結(jié)合的多條通路均表現(xiàn)出持續(xù)下調(diào)。這一現(xiàn)象不僅證實(shí)了ISXoo15轉(zhuǎn)座酶的功能，更揭示了其對(duì)基因組代謝穩(wěn)態(tài)具有全局性的調(diào)控作用。
轉(zhuǎn)座元件不僅驅(qū)動(dòng)病原體的遺傳變異，也在其毒力進(jìn)化中扮演核心角色；轉(zhuǎn)座酶則是實(shí)現(xiàn)這一功能的關(guān)鍵。本研究為以轉(zhuǎn)座酶為靶點(diǎn)開發(fā)新型殺菌劑這一新策略，提供了堅(jiān)實(shí)的理論支撐與實(shí)驗(yàn)依據(jù)。該研究由國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（32472604）資助。
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