Маленький белок помогает бактериям «общаться» и запускает защитный ответ у растений

Ученые обнаружили новый сигнал, который помогает вторгающимся бактериям общаться, но также помогает растениям риса координировать защитные атаки на патогены. Это открытие может привести к новым методам борьбы с инфекциями не только у растений, но и у людей.

Результаты исследования, проведенного группой под руководством ученого из Калифорнийского университета в Дэвисе, будут опубликованы 12 декабря в журналах PLoS ONE и Discovery Medicine.

«Подобно тому, как вторгающиеся армии используют закодированные сообщения для координации атак, одноклеточные бактерии используют биологические сигналы для общения при атаке растений и животных, — говорит Памела Рональд, профессор фитопатологии и ведущий исследователь. — Ученые знали об этом 20 лет, однако наши результаты раскрывают тип бактериального сигнала, который никогда раньше не описывался».

До сих пор считалось, что две основные группы бактерий используют два совершенно разных типа «кодов общения». Однако маленький белок Ax21, изученный в этой работе, не вписывается ни в одну из этих ранее известных систем.

Ax21 производится внутри бактериальной клетки и обрабатывается с образованием более короткого сигнала, который выделяется наружу. Этот сигнал предупреждает другие бактерии о необходимости собираться в сложные защитные структуры — биопленки, делающие бактерии устойчивыми к высыханию и лечению антибиотиками.

Кроме того, Ax21 запускает изменение в экспрессии почти 500 бактериальных генов, превращая бактерии из относительно безобидных организмов в агрессивных захватчиков. Размножаясь в сосудах, транспортирующих воду, бактерии вызывают увядание и гибель растения риса.

В то время как большинство растений риса почти беззащитны против атаки, опосредованной Ax21, некоторые несут иммунный рецептор XA21, который распознает этот белок. XA21 принадлежит к большому классу иммунных рецепторов у растений и животных. Важность таких рецепторов была отмечена присуждением Нобелевской премии по физиологии и медицине 2011 года за их открытие у животных.

Новое исследование показывает, что сигнальный белок Ax21 активирует рецептор XA21, что биологически предупреждает растение и запускает мощную защитную реакцию. Исследователи также продемонстрировали, что Ax21 присутствует в бактерии, вызывающей заболевание у человека, которая известна внутрибольничными инфекциями.

«Это исследование показывает, что бактерии общаются с помощью "приватных сообщений". Однако растения могут перехватывать эти сообщения и получать тактическое преимущество в эволюционной битве».