Сигнальный путь связывает локальный и системный иммунитет растений
Исследователи из Института селекции растений Макса Планка в Кёльне Аннегрет Росс и Юсукэ Сайдзё обнаружили новый компонент в организации системного иммунитета растений.
Когда растения обнаруживают патоген, они активируют не только локальную защиту, но и готовятся к атаке на уровне всего организма. Учёные выяснили, что этот системный ответ может запускаться сигнальным путём, реагирующим на короткие белковые фрагменты (пептиды), которые, вероятно, высвобождаются при повреждении клетки патогеном.
Ключевой игрок — «Pep-рецептор»
- Этот рецептор расположен на внешней стороне клетки и структурно похож на рецепторы, распознающие чужеродные молекулы патогенов.
- Однако он связывается не с патогенами, а с эндогенными пептидами, которые, предположительно, образуются из более крупного предшественника во время атаки.
- Механизм попадания этих фрагментов в пространство между мембраной и клеточной стенкой пока неизвестен.
Влияние на экспрессию генов
Активация Pep-рецептора приводит к изменению транскрипции сотен генов. Многие из этих генов связаны с сигнальными путями растительных гормонов (этилена, салициловой и жасмоновой кислот), что указывает на их глубокую вовлечённость в системный иммунитет. При этом сигнальный путь Pep-рецептора может работать даже когда пути этих гормонов отключены, что говорит о его вариативности.
Экспериментальное подтверждение роли
Исследователи вырастили растения Arabidopsis без Pep-рецепторов:
- Инфицированные нижние листья успешно справились с локальной атакой.
- Однако при последующем заражении верхних листьев у растений не развивался системный иммунитет. Они оставались такими же уязвимыми, как и при первой инфекции. Это доказывает, что Pep-рецептор играет важную роль в развитии системной устойчивости.
Молекулярный посредник
Сигнальный путь активируется только в инфицированной клетке, но не в отдалённых листьях. Это указывает на использование молекулярного посредника (мессенджера) для оповещения других частей растения.
- Вероятно, этот мессенджер высвобождается в сосудистую систему растения.
- Его точная молекулярная природа пока неизвестна.
- Интересно, что для мобилизации этого мессенджера достаточно обработать листья эндогенными пептидами — наличие самого патогена не обязательно.