Здоровий хімічний коктейль - науковий спектр
Новини: Здоровий хімічний коктейль
Тварини та рослини мають високорозвинену імунну систему, яка дозволяє їм успішно боротися з більшістю атак патогенних мікроорганізмів, таких як віруси, бактерії та гриби. Раніше рослинам було відомо, що їх клітини можуть розпізнавати чужорідні молекули, що виділяються патогенами під час атаки через рецептори на їх поверхні і всередині клітини. Однак цей механізм імунної системи має лише вирішальне значення для частки потенційних патогенів. Це часто пов’язано з активацією запрограмованої загибелі клітин в атакованих клітинах, так що зловмисник позбавляється живильного середовища, коли заражені клітини гинуть.
Дослідницька група під керівництвом Пола Шульце-Леферта з Інституту селекційних досліджень імені Макса Планка зараз шукає подальші, раніше приховані, вдосконалені лінії захисту у рослин. Кельнські дослідники мали таловий кресс Arabidopsis thaliana з грибком борошнистої роси Blumeria graminis hordei який зазвичай впливає лише на трави та завдає серйозної шкоди ячменю. Цей тип борошнистої роси зазвичай не піддається нападу на кресовий тал. Однак вченим вдалося знайти рідкісних мутантів талового кресу, який також може заразитися борошнистою росою.
Вченим вдалося виявити раніше невідомі білки в клітинній мембрані цих рослин. Ці так звані білки SNARE функціонують як місця стикування (target-SNARE; ціль, Англ.: Мішень) для отруйних везикул, у оболонці мембрани яких знаходиться відповідний аналог (везикула-SNARE). У мутантів, мабуть, є дефект гена цих цільових білків SNARE. Як результат, везикули більше не здатні зливатися з клітинною мембраною і особливо звільняти своє токсичне навантаження. В результаті гриб, який вторгся, може безперешкодно продовжувати атаку через клітинну стінку.
Принцип транспортування везикул, контрольований білками SNARE, вже відомий із процесів передачі сигналів у людей та тварин, при яких везикули зливаються з різними мембранами. Відповідно до цього принципу речовини-месенджери на нервових закінченнях вивільняються саме до місця призначення.
Цікаво, що кельнським вченим вдалося виявити ці білки SNARE як у ячмені, так і в кресі талі. Це дало зрозуміти, що цей захисний механізм повинен бути еволюційно дуже старою системою, оскільки два види розділилися близько 200 мільйонів років тому. Вчені підозрюють, що імунна система рослин досягає рівня ефективності лише завдяки взаємодії між цією нещодавно відкритою, широко ефективною "першою лінією захисту" та нижньою, специфічною рецепторною системою для спроб заразити більшість шкідливих грибів.
Напад грибів, які часто намагаються проникнути в клітину рослини за допомогою ферментів, що руйнують клітинну стінку, швидко реєструється атакованою клітиною: Потім протягом дуже короткого часу всередині формуються спеціалізовані транспортні контейнери, які завантажуються хімічним коктейлем з отрутою. За допомогою білків SNARE упакований отруйний вантаж точно спрямовується до клітинної стінки, до точки проникнення гриба і викидається туди назовні. Рослинна клітина переживає атаку неушкодженою, тоді як зловмисник зазвичай не переживає повені хімічних бойових речовин.
Для порівняння дослідники виявили, що амінокислотні послідовності цільових білків SNARE від кресу ячменю та талу дуже схожі. На відміну від цього, захист ячменю від грибка борошнистої роси, опосередкованого везикулами, значно знижується. Імовірно борошниста роса в ячмені знайшла способи або придушити транспорт везикул, або знешкодити токсичний вантаж.
Далі молекулярні генетики хочуть дослідити, які компоненти клітинного скелета служать ковзними рейками для спрямованого транспортування везикул. Вони також припускають, що рослинні клітини мають у плазматичній мембрані датчики механічного напруження, які запускають синтез і транспорт захисних пухирців у разі нападу.
Нарешті, точний хімічний склад отруйного коктейлю залишається уточнити. Цікаво, що його склад, схоже, відрізняється від видів рослин до видів рослин. Величезна різноманітність хімічної зброї може бути виготовлена на основі тієї ж основної схеми, тобто спрямованого транспортування везикул. Тому рослини, ймовірно, виробляли велику кількість хімічних бойових речовин у своїй боротьбі з патогенами.
Товариство Макса Планка (MPG) - це установа для фундаментальних досліджень, що фінансується, головним чином, федеральним урядом та урядами штатів. Він працює близько вісімдесяти інститутів Макса Планка.