Новооткрит манипулационен механизъм, използван от паразитни бактерии за забавяне на стареенето на растенията, може да предложи нови начини за защита на застрашени от болести земеделски култури.
Паразитите манипулират организмите, от които живеят, за да отговарят на техните нужди, понякога по драстичен начин. Когато са под влиянието на паразит, някои растения претърпяват толкова големи промени, че са описани като „зомбита“. Те спират да се размножават и служат само като местообитание и гостоприемник на паразитните патогени.
Досега не се знаеше как това се случва на молекулярно и механистично ниво.
Изследвания от екипа на професор Хогенхаут от Центъра "Джон Инес" (JIC), публикувани в Cell, са идентифицирали манипулираща молекула, отделяна от бактериите Phytoplasma, за да превземе и направлява развитието на растенията. Когато е вътре в растението, този протеин причинява разрушаване на ключовите регулатори на растежа, предизвиквайки анормален растеж.
Фитоплазмените бактерии принадлежат към група микроби, които са известни със способността си да препрограмират развитието на своите растения -гостоприемници. Тази група бактерии често са отговорни за „метлите на вещиците“, наблюдавани по дърветата, където прекомерен брой клони растат близо един до друг.
Вещицова метла на обикновен бор. Кредит: Wikimedia Commons
Тези храстовидни израстъци са резултат от това, че растението е заседнало във вегетативно „зомби“ състояние, неспособно да се размножава и следователно преминава към „вечно младо“ състояние.
Фитоплазмените бактерии могат да причинят и опустошителни болести по културите, като "жълтеница по растенията", което причинява значителни загуби на добив както при зърнени, така и при листни култури като маруля, моркови и зърнени култури.
„Фитоплазмите са впечатляващ пример за това как обхватът на гените може да се простира отвъд организмите до въздействие върху околната среда", обяснява професор Саскиа Хогенхаут (Saskia Hogenhout), водещният автор на изследването.
„Нашите открития хвърлят нова светлина върху молекулярния механизъм зад този разширен фенотип по начин, който може да помогне за решаването на голям проблем за производството на храни. Открояваме обещаваща стратегия за генетично модифицираните растения за постигане на ниво на трайна устойчивост на културите към фитоплазма.
Новите открития показват как бактериалният протеин, известен като SAP05, манипулира растенията, като се възползва от някои от собствените молекулни механизми на гостоприемника.
Такъв механизъм, наречен протеазома, обикновено разгражда протеините, които вече не са необходими в растителните клетки. SAP05 превзема този процес, като кара растителните протеини, които са важни за регулирането на растежа и развитието, да бъдат ефективно хвърлени в център за молекулно рециклиране.
Без тези протеини развитието на растението се препрограмира, за да благоприятства бактериите, задействайки растежа на множество вегетативни издънки и тъкани и поставяйки пауза в стареенето на растението.
Чрез генетични и биохимични експерименти върху моделното растение Arabidopsis thaliana, екипът разкри подробно ролята на SAP05.
Интересното е, че SAP05 се свързва директно както с протеините за развитие на растенията, така и с протеазомата. Директното свързване е новооткрит начин за разграждане на протеините. Обикновено протеините, които се разграждат от протеазомата, са предварително маркирани с молекула, наречена убиквитин, но това не е така.
Протеините за развитие на растенията, към които се насочва SAP05, са подобни на протеините, открити и при животните. Екипът проверява дали SAP05 засяга и насекомите, които пренасят бактерията от растение на растение. Те откриват, че структурата на тези протеини-гостоприемници при животните се различава достатъчно, че те не взаимодействат със SAP05 и затова насекомите остават незасегнати.
Това проучване обаче позволява на екипа да определи само две аминокиселини в протеазомната единица, които са необходими за взаимодействие със SAP05. Тяхното изследване показва, че ако вместо това в растителните протеини се намерят двете аминокиселини от протеина на насекомите, те вече няма да бъдат засегнати от SAP05 и така може да се предотврати анормалния растеж на „вещицовата метла“.
Това откритие предлага възможността да се променят само тези две аминокиселини в културите, например с помощта на технологии за редактиране на гени, за да се осигури трайна устойчивост на фитоплазмите и ефектите на SAP05.
Справка: “Parasitic modulation of host development by ubiquitin-independent protein degradation” by Weijie Huang, Allyson M. MacLean, Akiko Sugio, Abbas Maqbool, Marco Busscher, Shu-Ting Cho, Sophien Kamoun, Chih-Horng Kuo, Richard G.H. Immink and Saskia A. Hogenhout, 17 September 2021, Cell.
DOI: 10.1016/j.cell.2021.08.029
Източник: Microbial Molecule Turns Plants Into Zombies: The Curse That Might Contain a Cure, JIC
Още по темата
Животът
Растенията се усложняват на два еволюционни скока с пауза от 250 милиона години
Животът
Ново месоядно растение е открито в Западна Канада и тихоокеанското крайбрежие на САЩ
Земята
Защо е важно да опазим застрашените диви роднини на културните растения?
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари