Обнаружены генные слияния иммунитета у растений

Здоровье растений и их взаимодействие с микробами обеспечивают сложные "антенны" — иммунные рецепторы растений. Один класс рецепторов оказался особенно информативным для понимания устойчивости к болезням.

Несколько таких рецепторов NLR (Nucleotide-binding Leucine-Rich Repeat) с дополнительными интегрированными доменами, которые служат "приманкой" для патогена, ранее были идентифицированы у риса и резуховидки Таля и экспериментально показали вовлечённость в устойчивость к болезням. Доктор Ксения Красилева и её коллеги из TSL провели поиск таких генов у различных видов растений, включая ключевые сельскохозяйственные культуры Великобритании: пшеницу, картофель и рапс.

NLR-рецепторы находятся внутри клеток, а не на мембране или в клеточной стенке. Активируясь при вторжении патогена, они запускают клеточное самоуничтожение (апоптоз), выступая сенсорами атаки. Когда патоген инфицирует клетку и связывается с этими мишенями, клетка самоуничтожается, блокируя распространение патогена на другие клетки.

Просканировав 40 доступных геномных последовательностей растений, включая 19 культурных видов, на предмет полного спектра NLR-рецепторов, сцепленных с другими растительными белками, учёные оценили разнообразие таких интеграций потенциальных сенсорных доменов у цветковых растений. Дополнительный ручной анализ пшеницы и капустных подтвердил подмножество слияний у диких и культурных сортов.

Изучая NLR-слияния, встречающиеся в нескольких семействах растений, учёные обнаружили, что некоторые из них широко распространены у разных эволюционных линий. Тот факт, что эти слияния общие для большинства исследованных цветковых растений, является важным открытием для борьбы с болезнями растений. Соответствующие домены, интегрированные в NLR-белки в ходе эволюции, вероятно, указывают на ранее неизвестные мишени эффекторных белков патогенов.

Доктор Ксения Красилева, ведущий автор исследования: "Наш метод обнаружения вариаций иммунных рецепторов у цветковых растений выявил новые гены, которые могут быть важны для здоровья растений. Наши результаты дают богатую информацию для учёных, изучающих иммунитет растений. Селекционеры смогут использовать наши открытия для улучшения устойчивого производства каждой из проанализированных культур. Мы надеемся, что обнаруженные NLR-слияния подскажут, какие белки хозяина являются мишенями патогенов, и эта информация поможет найти новые источники устойчивости к болезням".

Доктор Джонатан Джонс, соавтор исследования: "За последний год мы и другие группы показали, что растительные NLR-рецепторы могут нести интегрированные домены, имитирующие настоящие мишени эффекторов патогена в клетке хозяина. Интересно, что идентичность таких NLR-слияний значительно перекрывается с мишенями эффекторов, выявленными другими методами, и таким образом открывает новые важные компоненты хозяина, которые могут быть атакованы эффекторами для повышения восприимчивости. Это исследование стало плодотворным сотрудничеством между TGAC и TSL, а также между группами Красилевой и Джонса".

Доктор Панайотис Саррис, первый автор исследования: "Новейшее прорывное открытие в эволюционной битве растений и патогенов состоит в том, что иммунные рецепторы растений несут дополнительные встроенные белковые области, которые позволяют им обнаруживать патогены и активировать защиту. Наше исследование выявило большое количество экстраординарных доменов. Эти находки помогут получить лучшее представление о стратегиях вирулентности, которые используют патогенные микробы для повышения восприимчивости растений".

Исследование "Сравнительный анализ архитектуры растительных иммунных рецепторов выявляет белки хозяина, вероятно являющиеся мишенями патогенов" опубликовано в журнале BMC Biology.