Раскрыт механизм заражения картофеля фитофторозом

Фитофтороз — экономически разрушительное заболевание для картофелеводов во всем мире, наносящее ущерб на десятки миллиардов долларов ежегодно. Возбудитель фитофтороза, Phytophthora infestans, эволюционировал, чтобы преодолевать фунгициды и основные гены устойчивости, внедренные в коммерческие сорта картофеля. Чтобы подавить иммунный ответ растения-хозяина, P. infestans выделяет в месте заражения молекулы, называемые эффекторами заболевания.

Исследовательская группа из Японии и Великобритании определила молекулярную структуру эффектора заболевания под названием белок авирулентности 3a (AVR3a), который, как известно, подавляет устойчивость к болезни у растений картофеля. Понимание молекулярной структуры и функции AVR3a поможет биологам выяснить, как P. infestans вызывает инфекцию, чтобы разработать более эффективные меры контроля.

Используя спектроскопию ядерного магнитного резонанса (ЯМР), команда под руководством Кена Ширасу из RIKEN Plant Science Center в Йокогаме идентифицировала в структуре AVR3a участок с положительно заряженными аминокислотами. Этот положительно заряженный участок оказался консервативным среди разных версий AVR3a от P. infestans и модельного патогена P. sojae, что указывает на его возможную важность для функции AVR3a в процессе заражения.

Исследуя растения картофеля, ученые обнаружили, что эффектор AVR3a связывается с липидной молекулой фосфатидилинозитолфосфатом (PIP), который является частью структуры клеточной мембраны картофеля.

Чтобы проверить, необходим ли для связывания с PIP вновь обнаруженный участок аминокислот, Ширасу и его коллеги создали мутанты AVR3a, заменив положительно заряженные аминокислоты в этом участке на отрицательно заряженные. С помощью анализа связывания они показали, что мутантные версии AVR3a не способны присоединяться к PIP и, следовательно, к клеточной мембране картофеля. Ученые предположили, что AVR3a может связываться с PIP в клеточной мембране, чтобы оставаться незамеченным для иммунной системы растения.

Следующая задача команды — выяснить, как молекулы AVR3a и другие эффекторы P. infestans перемещаются в растении-хозяине из места заражения. «Разработка способов блокировать действие AVR3a и других эффекторов заболевания предоставит средства для контроля этого губительного заболевания сельскохозяйственных культур», — говорит Кен Ширасу.