Учёные раскрыли механизм молекулярной "гонки вооружений" при вирусном заражении растений
Исследователи из Texas A&M AgriLife Research обнаружили, как небольшой вирусный белок обеспечивает заражение сложного растения. Это открытие может помочь понять механизмы вирусных заболеваний у других растений, животных и человека.
Исследование, проведённое под руководством доктора Сиурена Чжана, опубликовано в журнале eLife.
Модель исследования
Лаборатория изучала защитные механизмы растений на примере заражения модельного растения арабидопсиса (Arabidopsis) вирусом мозаики (geminivirus). Этот вирус поражает множество важных сельскохозяйственных культур: кукурузу, томаты, перец, картофель, хлопок и декоративные растения. Заражение приводит к пожелтению листьев мозаичного типа, их скручиванию и гибели растения. Вирус легко распространяется насекомыми-вредителями.
"Вирус — простой организм всего с 7 генами, тогда как у растения-хозяина их более 25 000", — отметила Клаудия Марсела Кастильо-Гонсалес, аспирант, ведущий автор исследования.
Молекулярная "гонка вооружений"
Исследователи описали противостояние двух ключевых "игроков":
Вирусный белок TrAP — производится ДНК-вирусом (geminivirus) для подавления транскрипционного сайленсинга генов — основного пути иммунитета растения против ДНК-вирусов.
Белок растения KYP — связывается с макромолекулами, состоящими из вирусной ДНК и гистоновых белков, и подавляет инфекцию, "захватывая в ловушку" и сайленсируя вирусную ДНК.
Механизм заражения
Белок TrAP вируса нацеливается на белок KYP растения. Это высвобождает вирусную ДНК из "ловушки", позволяя ей реплицироваться и вызывать инфекцию.
Кастильо-Гонсалес объяснила это на примере упаковки ДНК: "ДНК упакована, как нить на катушке. Если 'катушки' (нуклеосомы) упакованы плотно, ДНК недоступна для считывания. Белок KYP поддерживает конденсацию ДНК, а белок TrAP борется с KYP и 'расслабляет' упаковку. Это позволяет вирусным генам экспрессироваться".
Значение открытия
- Для фундаментальной науки: Ранее этот механизм взаимодействия вирусного и растительного белков не был известен.
- Для сельского хозяйства: Открытие может стать основой для создания инструментов борьбы с вирусом и предотвращения потерь урожая.
- Для медицины и биологии: Механизм служит моделью для изучения регуляции хроматина (материала хромосом) в клетках всех живых организмов, включая человека.
"KYP эволюционировал как критически важная иммунная система для контроля вторгающихся нуклеиновых кислот", — заключила Кастильо-Гонсалес.