Белок пероксисом усиливает иммунитет растений для выживания в условиях стресса

Салициловая кислота жизненно важна для защиты растений от патогенов, но её синтез оставался не до конца ясным. Исследователи из Университета Синсю обнаружили, что ключевую роль в её производстве играет белок HSR201. Они выяснили, что HSR201 локализуется в специфических органеллах — пероксисомах — благодаря уникальному сигналу нацеливания.

Это открытие улучшает понимание того, как растения производят салициловую кислоту, и может проложить путь к созданию генетически модифицированных культур с повышенной устойчивостью к болезням. Работа опубликована в журнале Plant And Cell Physiology.

• Роль салициловой кислоты: Этот фитогормон критически важен для иммунитета растений и синтезируется по двум основным путям: пути изохоризматсинтазы (ICS) и пути фенилаланин-аммиак-лиазы (PAL). Многие гормоны растений производятся в пероксисомах в процессе β-окисления.
• Локализация HSR201: Используя флуоресцентные маркеры (mVenus для HSR201 и mCherry-PTS1 для пероксисом), учёные впервые обнаружили, что HSR201 преимущественно локализуется в пероксисомах.
• Уникальный сигнал нацеливания: Исследование мутантных версий белка показало, что за попадание в пероксисомы отвечает уникальный пероксисомальный сигнал нацеливания (PTS) на C-конце белка. Этот сигнал не соответствует типичной консенсусной последовательности.
• Механизм транспорта: Эксперименты подтвердили, что белок-шаперон PEX5 направляет HSR201 в пероксисомы, распознавая его уникальный PTS. Таким образом, HSR201 использует путь PTS1, а не альтернативный путь PTS2.
• Функциональная проверка: Введение в растения табака нормальной (дикого типа) и мутантной версий HSR201 показало, что только белок, направленный в пероксисомы, повышал уровень салициловой кислоты при воздействии патогенов. Это доказало, что для эффективной защиты HSR201 должен находиться именно в пероксисомах.
• Видовые различия: Уникальный PTS HSR201 функционировал в дрожжевых клетках, но не в клетках человека, что указывает на видовую специфичность транспорта белков.

Это исследование раскрывает вклад пути HSR201 и пероксисомального нацеливания в производство салициловой кислоты. Результаты открывают новые возможности для создания устойчивых к болезням сельскохозяйственных культур.

Перспективы: По словам доктора Катоу, хотя уникальный некнонический путь PTS1 критически важен для локализации HSR201 и биосинтеза салициловой кислоты, его точная роль по сравнению с типичным (каноническим) путём PTS1 остаётся неясной. Дальнейшее изучение этого процесса может помочь в разработке новых стратегий повышения устойчивости и жизнеспособности сельскохозяйственных культур.