Раскрыт механизм иммунитета риса к бактериальному ожогу
Международная группа исследователей под руководством учёных из Объединённого института биоэнергетики (JBEI) Министерства энергетики США и Калифорнийского университета в Дэвисе (UC Davis) идентифицировала бактериальный сигнал, распознавание которого растениями риса позволяет им противостоять разрушительному заболеванию — бактериальному ожогу.
Исследователи обнаружили, что тирозина-сульфированный бактериальный белок под названием RaxX активирует иммунный рецепторный белок риса XA21. Эта активация запускает иммунный ответ против патогена Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo), вызывающего бактериальный ожог — серьёзное заболевание риса.
"Наши результаты показывают, что RaxX, небольшой, ранее не описанный бактериальный белок, необходим для активации XA21-опосредованного иммунитета к Xoo", — говорит Памела Рональд, ведущий автор исследования. — "XA21 может обнаружить RaxX и быстро мобилизовать защитные силы для мощного иммунного ответа. Растения риса, не несущие рецептор XA21 или другие родственные иммунные рецепторы, практически беззащитны перед бактериальным ожогом".
Исследование описано в статье "The rice immune receptor XA21 recognizes a tyrosine-sulfated protein from a Gram-negative bacterium" в журнале Science Advances.
Значение для биоэнергетики и продовольственной безопасности
Рис является основной пищей для половины населения мира и модельным растением для многолетних трав, таких как мискантус и просо прутьевидное — перспективного сырья для производства целлюлозных биотоплив.
"Патогены травянистых биоэнергетических культур, снижающие урожай биомассы, вероятно, используют механизмы заражения, схожие с Xoo", — отмечает соавтор Бенджамин Швессингер. — "Выявив активатор XA21, мы сможем изучать иммунную систему риса гораздо детальнее. Это может помочь в будущем создании более устойчивых к болезням биоэнергетических культур травянистого типа".
Открытие и значение RaxX
В 2009 году группа Рональд идентифицировала небольшой бактериальный белок "Ax21" как молекулярный ключ, активирующий XA21. Однако последующие исследования заставили отозвать эти результаты. Новое открытие стало результатом изучения мутаций вокруг оперона RaxSTAB.
"Мы предположили, что активатор XA21 может кодироваться вблизи молекулярной машинерии, участвующей в его производстве", — объясняет Рори Пруитт, соавтор исследования. — "Один из бактериальных мутантов имел делецию тогда неизвестного гена, теперь названного raxX".
Белок RaxX оказался истинным активатором рецептора XA21.
Практические перспективы
- Селекция риса: Показано, что некоторые штаммы бактерий Xoo могут ускользать от XA21-иммунитета, кодируя вариант raxX. Мониторинг диких популяций Xoo в Азии и Африке позволит рекомендовать фермерам сорта риса, устойчивые к преобладающим в регионе бактериальным вариантам.
- Медицинские аналогии: Несколько серьёзных человеческих заболеваний, включая ВИЧ, связаны с тирозина-сульфированными белками. Понимание взаимодействия лиганда RaxX с рецептором XA21 может помочь медицинским исследователям лучше понять роль сульфирования тирозина в связывании рецепторов при болезнях человека и разработать новые блокирующие компоненты.