Когда патогены попадают в растение, зараженные клетки подают сигнал тревоги, прежде чем погибнут. Они выделяют метилсалициловую кислоту, которая позже трансформируется в салициловую кислоту, вызывая иммунный ответ. Следовательно, салициловая кислота является сигналом стресса для растений, но она также участвует в регуляции роста и развития растений. На людях салициловая кислота оказалась полезной по-другому: уже в доисторические времена люди понимали, что, когда они пили чай из коры ивы или принимали другие препараты из коры ивы, лихорадка спадала и боль исчезала. Столетия спустя ученые разработали производные салициловой кислоты, такие как аспирин и ибупрофен. Эти так называемые нестероидные противовоспалительные препараты (НПВП) подавляют воспалительную реакцию клеток млекопитающих, тем самым улучшая самочувствие при простуде. Но как они влияют на растения?
Потеря ориентировки
«Когда мне пришла в голову эта идея, у меня очень сильно заболел зуб, а под рукой было немного ибупрофена», - объясняет Шутанг Тан, который в то время работал постдоком в Институте науки и технологий (IST) в Австрии. в группе профессора Цзюи Фримля. «Я просто использовал таблетки из аптеки, и я принял такое же количество, как и в моих предыдущих экспериментах с салициловой кислотой. Затем я наблюдал действие ибупрофена на рассаду арабидопсиса». Первичные корни растения были значительно короче и вместо того, чтобы расти вниз, скручивались вверх, не реагируя на гравитацию. Кроме того, у растений было меньше или совсем не было боковых корней.
Вместе с коллегами из IST Austria и шести других исследовательских институтов Шутанг Тан изучил влияние 20 различных обезболивающих на рассаду арабидопсиса.«Мы обнаружили, что все обезболивающие, которые мы тестировали, включая аспирин и ибупрофен, мешали потоку ауксина», - объясняет Тан. Растительный гормон ауксин необходим для всех процессов развития внутри растения. Он особенно ответственен за способность растений вытягивать листья к солнцу, а корни - к центру земли. Так называемые PIN-белки регулируют поток ауксина из одной клетки в другую в зависимости от того, на какой стороне клетки они находятся. Если PIN-белки не находятся в нужном месте внутри клетки, поток ауксина нарушается, что приводит к неправильному развитию растения. Следовательно, обезболивающие, по-видимому, мешали локализации белков PIN. Но на этом дело не остановилось.
Сложная динамика внутри растительных клеток
Присмотревшись повнимательнее, ученые обнаружили, что эффект не ограничивается белками PIN, но что препараты воздействуют на всю эндомембранную систему, подавляя движение и транспортировку веществ внутри клеток. Обезболивающие нарушают динамику цитоскелета клеток, сети взаимосвязанных белков, которая, среди прочего, придает клетке форму и участвует в поглощении внеклеточного материала. Вместе с группой Маркуса Гейслера из Университета Фрибурга, Швейцария, исследователи из IST Austria обнаружили, что одна группа обезболивающих, в том числе препараты меклофенамовая кислота и флуфенамовая кислота, непосредственно нацелены на иммунофилиноподобный белок, называемый TWISTED DWARF1, для реализации этих физиологических функций. и сотовая активность.
Кроме того, ученым удалось показать, что НПВП обладают сходными физиологическими и клеточно-биологическими эффектами с ингибиторами транспорта ауксина - важными химическими инструментами в клеточной биологии, препятствующими транспорту ауксина. «Было бы очень интересно узнать, можно ли использовать эти ингибиторы транспорта ауксина в качестве болеутоляющих средств у животных. Это один большой вопрос, на который нам еще предстоит ответить», - заключает Тан. Вместе с профессором IST Джио Фримлом Шутанг Тан, который в настоящее время создает свою собственную лабораторию в Университете науки и технологий Китая, хочет исследовать, какие дополнительные белки в растении являются мишенью для болеутоляющих средств и какие пути они используют для этого. так.