Открытие белка может помочь в создании экологичных фунгицидов

Новое исследование раскрывает важный шаг в стремлении учёных создать целенаправленные и более экологичные фунгициды для защиты сельскохозяйственных культур.

Учёные десятилетиями знали, что биологические клетки производят крошечные круглые структуры — внеклеточные везикулы. Однако их ключевая роль в коммуникации между патогенными микроорганизмами и их хозяевами была признана лишь недавно.

Генетик из UC Riverside Хайлинг Джин и её команда обнаружили, что растения используют эти везикулы для "запуска" молекул РНК в грибковые патогены, подавляя гены, делающие грибы опасными.

"Эти везикулы перемещают малые РНК между клетками, как крошечные троянские кони со скрытым внутри оружием. Они могут заглушать экспрессию генов патогенных грибов", — пояснила профессор генетики Джин.

Использование внеклеточных везикул и малых РНК имеет несколько преимуществ перед обычными фунгицидами: они более экологичны, так как похожи на природные продукты; со временем разлагаются, не оставляя токсичных остатков в почве; и с меньшей вероятностью приводят к появлению устойчивых патогенов.

Сложность в создании таких фунгицидов заключалась в понимании того, как загрузить нужные малые РНК в везикулы. Лаборатория Джин определила несколько белков, которые служат связующими агентами, помогая отбирать и загружать малые РНК в везикулы. Исследование подробно описано в новой статье журнала Nature Plants.

Работа лаборатории Джин по созданию РНК-фунгицидов, подавляющих гены, привела к нескольким ключевым открытиям:

• 2013 год: обнаружено, что сигналы РНК, подавляющие гены, могут передаваться от грибкового патогена к растению-хозяину для подавления иммунитета хозяина.
• Позже: установлено, что малые РНК могут двигаться в обоих направлениях — и от растений в клетки патогенов.
• 2018 год: выяснено, что внеклеточные везикулы являются основной системой доставки этих малых РНК. Впервые наблюдалось, как растение Arabidopsis секретирует везикулы в грибок Botrytis cinerea (серая гниль), уничтожающий миллионы урожаев ежегодно.

Теперь Джин и её коллеги идентифицировали в Arabidopsis несколько РНК-связывающих белков, которые связываются со специфическими малыми РНК и загружают их во внеклеточные везикулы. Это говорит о важной роли белков в загрузке и стабилизации малых РНК в везикулах. Открытие может помочь увеличить "полезную нагрузку" из РНК, попадающих в везикулы, и повысить эффективность борьбы с болезнями.

Этот механизм также вдохновляет учёных на разработку терапий для человека, например, попытки загружать противораковые РНК и лекарства в везикулы фруктов или овощей для перорального приёма. Джин надеется, что открытие её лаборатории может помочь в этих усилиях.