Как бактерии используют скрытую химию для отключения защитных механизмов растений

В микроскопической войне между растениями и микробами растения постоянно отражают атаки бактерий. Новое исследование показывает, насколько хитрыми могут быть эти захватчики.

Растения, как и люди, обладают сложной иммунной системой для обнаружения патогенов. Ключевая стратегия защиты включает распознавание патоген-ассоциированных молекулярных паттернов (PAMPs) — характерных молекул, сигнализирующих о присутствии микробов. Одним из важнейших PAMPs является флагеллин, основной белок бактериальных жгутиков.

"Раннее обнаружение врага — центральный принцип борьбы иммунной системы с микробными патогенами", — объясняет Фрэнк Шрёдер из Института Бойса Томпсона в статье-перспективе в журнале Science.

Растения распознают специфическую часть флагеллина с помощью специализированных рецепторов, что запускает защитные реакции. Однако этот белок обычно покрыт сахарами, как маскировка, мешающая растению распознать угрозу. В ответ растения выработали контрмеру — ферменты, которые удаляют эти сахарные "маскировки", обнажая флагеллин и запуская защиту.

В исследовании Science, которое анализирует Шрёдер, учёные обнаружили, что патогенные бактерии, такие как Pseudomonas syringae, разработали свою контрмеру — они производят гликозирин. Эта необычная молекула блокирует растительные ферменты, удаляющие сахара. Это предотвращает обнажение характерных фрагментов флагеллина, делая бактерии "невидимыми" для иммунного надзора растений.

"Бактериальная стратегия удивительно эффективна, — отмечает Шрёдер. — Она не только мешает растениям распознавать захватчиков, но и нарушает другие аспекты защиты. Она меняет сахарные паттерны на растительных белках и вызывает накопление сахаросодержащих соединений в тканях, создавая условия, благоприятные для роста бактерий и подавляющие защиту растений".

Это открытие особенно важно, поскольку множество фитопатогенов, по-видимому, используют данную стратегию. Гены, ответственные за производство гликозирина, найдены у различных вредоносных бактерий, что указывает на широкое распространение тактики.

Исследование имеет значение и за пределами фитопатологии. Похожие иминосахара уже используются для лечения таких заболеваний человека, как диабет II типа и некоторые генетические расстройства. Уникальная структура гликозирина может вдохновить на новые фармацевтические подходы.

Для сельского хозяйства понимание этой химической войны открывает возможности для создания культур с повышенной устойчивостью к бактериальным патогенам, что потенциально снизит потребность в химических пестицидах и улучшит продовольственную безопасность.