Генетически кодируемый биосенсор отслеживает иммунный гормон растений в реальном времени
Исследователи из Кембриджского университета разработали новаторский биосенсор SalicS1, который впервые позволяет наблюдать, как растения используют критический иммунный гормон салициловую кислоту (SA) в борьбе с патогенами. Работа опубликована в журнале Science.
Салициловая кислота — центральный регулятор иммунитета растений, запускающий защитные реакции против разнообразных патогенов. Однако до сих пор у учёных не было инструментов для измерения SA с достаточно высоким пространственным и временным разрешением в живых растениях.
Биосенсор SalicS1 генетически кодируется и может обнаруживать и отслеживать динамику SA с высокой точностью. С его помощью команда наблюдала, как волны накопления SA распространяются от места вторжения патогена в окружающие ткани, что даёт новое представление о том, как растения координируют локальную и системную защиту.
"Салициловая кислота — один из важнейших защитных сигналов у растений, но до сих пор мы могли видеть её лишь в очень грубых деталях. С SalicS1 мы можем наблюдать за SA в реальном времени, внутри живых тканей, и даже отслеживать, как она распространяется от клетки к клетке во время инфекции", — говорит первый автор исследования доктор Биджун Тан.
Возможность обратимо измерять SA, не повреждая ткани растений, открывает новые пути для изучения того, как растения разворачивают защиту в ответ на патогенные угрозы и стрессы окружающей среды.
Биосенсор также может иметь значение для здоровья человека. SA — это природное соединение, стоящее за аспирином. Команда отмечает, что вариант их биосенсора, который также обнаруживает аспирин, может быть адаптирован для изучения метаболизма аспирина в человеческих клетках.
Исследователи надеются, что их работа, раскрывающая, когда, где и как растения, побеждающие в битве с патогенами, используют SA, проложит путь к выведению или созданию сельскохозяйственных культур, которые лучше противостоят болезням, сохраняя здоровый рост.
Что такое салициловая кислота?
Салициловая кислота (SA) — это природное химическое вещество, вырабатываемое растениями. Оно действует как внутренний сигнал тревоги при атаке микробов. Повышение уровня SA в месте заражения запускает иммунный ответ.
SA также играет ключевую роль в системной приобретённой устойчивости (SAR) — общерастительной защитной реакции, при которой метилсалициловая кислота перемещается в незаражённые листья и органы, чтобы «подготовить» иммунитет к будущим атакам.
Человечество использует салициловую кислоту веками. В XIX веке на её основе был разработан аспирин (ацетилсалициловая кислота), который сегодня является краеугольным камнем лечения сердечно-сосудистых заболеваний и изучается на предмет потенциала в терапии рака, болезни Альцгеймера и Паркинсона.