Agricultural Research Service scientists are seeking ways to use a nematode's own biology against itself.

Searching for vulnerabilities, ARS Nematology Laboratory researchers in Beltsville, Md., are probing the genes and proteins, susceptibility to toxins--and even the cholesterol--of the microscopic worms that cause more than $10 billion in crop losses each year nationwide.

The focus is on basic processes such as locomotion, egg hatch, growth and development and molecules that help maintain cell health and structure.

Physiologist Edward Masler, molecular biologist Andrea Skantar and plant pathologists Lynn Carta and Susan Meyer are exploring whether heat-shock proteins (HSPs) represent a chink in the worms' armor. As part of these studies, Skantar was the first to report HSP-90 in soybean cyst nematodes. This protein regulates other proteins that control normal cell development and metabolism, and it appears to govern adaptation to environmental extremes in many organisms.

Skantar, Carta and Meyer inhibited HSP-90 in nematodes by exposing the worms' eggs to geldanamycin, a bacteria-produced compound. They now plan to examine these bacteria as biocontrol agents against nematodes.

Masler's work led to the discovery in cyst nematodes of HSP-70, which helps them respond to stress, and to the first description of the actin gene in the worms. Actin is a protein active in muscular contraction, cellular movement and cell shape maintenance. The researchers seek to design actin-control agents specific to nematodes but harmless to other organisms.

Carta evaluated the nematode-killing properties of toxins found in Bacillus thuringiensis, a common bacterium that poses no threat to humans but targets nematodes' gut. She found four toxins that damaged at least two nematode species.

Meanwhile, ARS zoologist David Chitwood of the Nematology Laboratory and researchers from Yonsei University in Seoul, South Korea, seek to learn exactly how disruption of sterol metabolism actually kills nematodes. Sterols are chemical compounds found in cells. The most common of these is cholesterol.

Read more about this research in the August issue of Agricultural Research magazine.

ARS is the U.S. Department of Agriculture's chief scientific research agency.

Buscando el "talón de Achilles" en la biología de los nematodos

Servicio Noticiero del Servicio de Investigación Agrícola (ARS siglas en inglés)
Departamento de Agricultura (USDA siglas en inglés)
Luis Pons, (301) 504-1628, lpons@ars.usda.gov
10 de agosto 2004

Científicos del Servicio de Investigación Agrícola (ARS) están buscando maneras de usar la biología del nematodo contra él mismo.

Investigadores del Laboratorio de Nematología, mantenido por el ARS en Beltsville, Maryland, están estudiando los genes, las proteínas, las susceptibilidades a toxinas, y hasta el colesterol de los gusanos microscópicos que causan más de 10 mil millones de dólares en pérdidas de cosechas cada año en EE.UU.

El foco es en los procesos básicos del nematodo, tales como locomoción; incubación, crecimiento y desarrollo de los huevos; y las moléculas que ayudan a mantener la salud y estructura de las células del nematodo.

El fisiólogo Edward Masler, la bióloga molecular Andrea Skantar y las patólogas de plantas Lynn Carta y Susan Meyer están explorando si las proteínas de choque térmico (HSPs por sus siglas en inglés) representan un punto débil en la armadura del gusano. Como parte de estos estudios, Skantar fue la primera en reportar la presencia de HSP-90 en los nematodos de los quistes de la soya. Esta proteína regula otras proteínas que controlan el desarrollo y metabolismo normal de las células, y parece controlar la capacidad de muchos organismos para adaptarse a ambientes extremos.

Skantar, Carta y Meyer inhibieron HSP-90 en los nematodos exponiendo los huevos del gusano al geldanamycin, un compuesto producido por bacterias. Ellas ahora planean examinar estas bacterias como agentes de control biológico contra los nematodos.

El trabajo de Masler resultó en el descubrimiento de HSP-70 en los nematodos de los quistes de soya, y la primera descripción del gene que produce la actina en los gusanos. La HSP-70 ayuda a los nematodos a responder a tensión. La actina es una proteína que tiene un papel en contracción muscular, movimiento celular y mantenimiento de la estructura de las células. Los investigadores esperan deseñar agentes que específicamente controlarán la actina en los nematodos, pero serán inofensivos para otros organismos.

Carta también evaluó la capacidad de las toxinas encontradas en Bacillus thuringiensis para matar los nematodos. Bacillus thuringiensis es una bacteria común que no hace ninguna amenaza para los humanos, pero ataca las tripas del nematodo. Ella encontró cuatro toxinas que dañaron por lo menos dos especies de nematodos.

Mientras tanto, el zoólogo David Chitwood del Laboratorio de Nematología e investigadores de la Universidad Yonsei en Seoul, Corea del Sur, quieren aprender exactamente cómo la disrupción del metabolismo de esterol en realidad mata los nematodos. Esteroles son compuestos químicos encontrados en células. El esterol más común es el colesterol.

Más información sobre esta investigación se encuentra en la revista 'Agricultural Research' de agosto:
http://www.ars.usda.gov/is/AR/archive/aug04/biology0804.htm

ARS es la agencia principal de investigaciones científicas del Departamento de Agricultura de EE.UU.