Ученые определили генетический механизм, способствовавший Ирландскому голоду
Исследователи из Калифорнийского университета в Риверсайде изучили, как патоген Phytophthora, вызвавший Ирландский голод XIXго века, подавляет иммунную систему растений.
Род Phytophthora включает множество опасных патогенов сельскохозяйственных культур. Ежегодные мировые потери от Phytophthora infestans (картофель) превышают $6 млрд, а от Phytophthora sojae (соя) — около $2 млрд.
Команда под руководством профессора Вэньбо Ма сосредоточилась на изучении эффекторных белков — важных вирулентных белков, которые продуцируются широким спектром патогенов, включая Phytophthora. Эти эффекторы доставляются и функционируют только в клетках растений-хозяев.
Ключевое открытие: Исследователи обнаружили, что эффекторы Phytophthora блокируют пути РНК-сайленсинга (подавления экспрессии генов на уровне РНК) у растений-хозяев (картофель, томат, соя). Это приводит сначала к подавлению иммунитета растения, а затем к повышению его восприимчивости к болезни.
"Phytophthora эволюционировала, чтобы сломать иммунитет растений-хозяев. Её эффекторы — первый пример белков, продуцируемых эукариотическими патогенами, которые способствуют инфекции, подавляя процесс РНК-сайленсинга хозяина", — пояснил Вэньбо Ма.
Исследование показывает, что подавление РНК-сайленсинга является общей стратегией, которую используют различные патогены (вирусы, бактерии и Phytophthora) для вызывания болезни. Это также подтверждает, что РНК-сайленсинг — важное поле битвы во время инфекции.
Результаты исследования были опубликованы 3 февраля в журнале Nature Genetics.
Значение РНК-сайленсинга: Этот процесс играет важную роль в регуляции роста и развития растений. Когда РНК-сайленсинг нарушается эффекторами, растение становится более восприимчивым к болезням. Открытие лаборатории Ма — первое, показывающее, что РНК-сайленсинг регулирует защиту растений против эукариотических патогенов.
Эволюционная консервативность: Эффекторы Phytophthora имеют специфический мотив (сигнатуру), позволяющий белкам доставляться в клетки хозяина. Подобный мотив обнаружен у эффекторов паразитов животных, таких как возбудитель малярии Plasmodium, что указывает на эволюционно консервативный механизм доставки эффекторов, влияющих на иммунитет хозяина.
Дальнейшие планы: Лаборатория планирует масштабный скрининг других патогенов для идентификации прямых мишеней их эффекторов, чтобы разработать новые стратегии контроля вызываемых ими болезней.
Исследование было поддержано грантом Национального научного фонда (NSF) и грантами Министерства сельского хозяйства США (USDA).