Как и люди и животные, растения защищаются от патогенов с помощью своей иммунной системы. Но как они активируют свою клеточную защиту? Исследователи из Мюнхенского технического университета (TUM) обнаружили, что рецепторы в растительных клетках идентифицируют бактерии с помощью простых молекулярных строительных блоков.
«Иммунная система растений сложнее, чем мы думали», - говорит доктор Стефани Ранф с кафедры фитопатологии Мюнхенского технического университета. Вместе с международной исследовательской группой биохимик открыл вещества, активирующие защиту растений.
До сих пор ученые считали, что растительные клетки, как и клетки человека и животных, распознают бактерии по сложным молекулярным соединениям, например, по клеточной стенке бактерий. В частности, предполагалось, что определенные молекулы, состоящие из жироподобной части и молекул сахара, липополисахаридов или сокращенно ЛПС, вызывают иммунный ответ..
В 2015 году команда Ранфа успешно идентифицировала соответствующий рецепторный белок: липоолигосахарид-специфическое пониженное выделение, или сокращенно LORE. Все эксперименты показали, что этот белок LORE активирует иммунную систему растительной клетки, когда обнаруживает молекулы ЛПС в клеточной стенке определенных бактерий.
Возвращение ведет на правильный путь
«Сюрприз пришел, когда мы захотели изучить этот рецепторный белок более подробно», - вспоминает Ранф. «Наша цель состояла в том, чтобы выяснить, как LORE различает разные молекулы ЛПС. Для этого нам понадобился ЛПС высокой чистоты».
Исследователи обнаружили, что только образцы ЛПС с определенными составляющими короткой жирной кислоты запускали защиту растений. Удивительно, но во всех этих активных образцах ЛПС также были обнаружены чрезвычайно прочно прикрепленные молекулы свободных жирных кислот. Только после нескольких месяцев экспериментов команда смогла отделить эти свободные жирные кислоты от ЛПС.
Когда нам, наконец, удалось получить высокоочищенные ЛПС, стало очевидно, что растительная клетка вообще на них не реагировала! Таким образом, стало ясно, что иммунный ответ вызывается не ЛПС, а этими короткие жирные кислоты», - сказал Ранф.
Нацеливание на строительные блоки бактерий
3-оксижирные кислоты являются очень простыми химическими строительными блоками по сравнению с гораздо более крупными LPS. Они незаменимы для бактерий и производятся в больших количествах для включения в различные клеточные компоненты.
«Стратегия растительных клеток по идентификации бактерий с помощью этих основных строительных блоков чрезвычайно сложна; бактериям требуются эти 3-оксижирные кислоты, и поэтому они не могут обойти иммунный ответ», - резюмирует Ранф.
Фитнес программа для растений
В будущем эти результаты могут помочь в селекции или генной инженерии растений с улучшенным иммунным ответом. Также возможно, что растения, обработанные 3-оксижирными кислотами, будут иметь повышенную устойчивость к патогенам.