Phát hiện này (được công bố trên tạp chí Plos One), rất quan trọng vì chúng là cơ sở cho các nỗ lực phát triển các loại thuốc trừ sâu mới, thân thiện với môi trường hơn để quản lý tuyến trùng và giảm thiểu thiệt hại cho cây nông nghiệp như ngô, bông, lúa mì, đậu tương, lúa và khoai tây trên toàn thế giới.
"Tuyến trùng ký sinh trên thực vật gây ra nhiều thiệt hại lớn trong sản xuất nông nghiệp ở Hoa Kỳ và trên toàn thế giới", Rick Cote, giáo sư khoa học phân tử, tế bào và y sinh học của Phòng thí nghiệm nông nghiệp New Hampshire cho biết. "Các hóa chất diệt tuyến trùng hiện tại rất độc đối với con người, do đó cần phải có các sản phẩm 'thế hệ tiếp theo' không có tác dụng phụ đối với nhân lực phục vụ sản xuất nông nghiệp và môi trường".
Nhóm nghiên cứu gồm Côte và Kevin Schuster (nghiên cứu sinh tiến sĩ hóa sinh), Mohammadjavad Mohammadi (nghiên cứu sinh tiến sĩ về kỹ thuật hóa học), Karyn Cahill và Suzanne Matte (các nghiên cứu viên); Alexis Maillet (sinh viên khoa học y sinh) và Harish Vashisth (trợ lý giáo sư kỹ thuật hóa học) đã tập trung nghiên cứu enzyme phosphodiesterase (PDEs).
Tất cả các loài động vật đều sử dụng PDE để tác động đến các quá trình sinh lý, bao gồm vận động, sinh sản và nhận thức, cảm giác. Trước đây, Côte và Schuster đã phát hiện ra việc tiếp xúc giữa tuyến trùng sống với một số hợp chất ức chế, cản trở hoạt động của PDE sẽ cản trở sự di chuyển của tuyến trùng và khả năng cảm nhận thức ăn của nó. Như vậy, việc sử dụng các chất ức chế PDE đặc hiệu đối với tuyến trùng trên các cánh đồng có thể ngăn ngừa tuyến trùng ký sinh nhiễm vào rễ cây.
Các nhà nghiên cứu đã so sánh các phản ứng của PDE ở người - cụ thể là PDE4 - với các phản ứng của tuyến trùng PDE4, khi họ sử dụng cùng một chất ức chế PDE cho mỗi enzyme và thấy rằng, các chất ức chế PDE mà họ đã thử nghiệm ít có khả năng cản trở hoạt động của enzyme tuyến trùng hơn nếu so với hoạt động của enzyme người.
Từ đây, Vashisth và Mohammadi đã nghiên cứu các axit amin trong enzyme PDE4 gây nên những khác biệt dược lý này, ở cấp độ nguyên tử. Họ đã phát hiện được một số axit amin và sự khác biệt trong cấu trúc tổng thể của hai enzyme đã làm giảm hiệu quả của các chất ức chế PDE trong việc ngăn chặn hoạt động của enzyme tuyến trùng. Phát hiện này đã được UNH nộp đơn cấp bằng sáng chế.
"Qua việc chứng minh các PDE của tuyến trùng có sự khác biệt đáng kể về trình tự và cấu trúc, chúng tôi cho rằng có thể sản xuất các loại hóa chất diệt tuyến trùng chọn lọc, thân thiện với môi trường, với động vật và con người", Schuster nói.
Các nhà nghiên cứu đang mở rộng nghiên cứu ứng dụng các chất ức chế PDE đối với tuyến trùng sống. "Chúng tôi tin rằng, một số PDE tuyến trùng nhất định có thể kiểm soát các quá trình sinh lý quan trọng cần thiết để tìm thức ăn hoặc sinh sản. Với việc ức chế PDE tuyến trùng, có thể tiêu diệt hoặc làm cho tuyến trùng bị vô sinh. Về lâu dài, có thể sử dụng kiến thức thu được từ nghiên cứu này để tạo ra các hợp chất ức chế chọn lọc PDE đối với tuyến trùng mà không ảnh hưởng đến PDE các loài động vật khác", Côte nói.