Гриб-возбудитель головни нашел новый способ отключить иммунную защиту растений

Патогены, вызывающие болезни растений, представляют огромную угрозу для сельского хозяйства. Чтобы успешно заразить растение, им необходимо преодолеть его сложные системы защиты.

Изучая гриб Ustilago maydis (возбудитель головни кукурузы), исследователи из Института наземной микробиологии им. Макса Планка в Марбурге обнаружили, как этот патоген перепрограммирует метаболизм клеток кукурузы. Гриб выделяет коктейль белков, один из которых — фермент Cmu1 (хоризматмутаза). Этот фермент поглощается зараженными клетками растения, где он перепрограммирует метаболизм и подавляет иммунную защиту. Подобные ферменты есть и у многих других фитопатогенов, что делает этот механизм, вероятно, широко распространенным инструментом заражения.

Cmu1 действует в рамках шикиматного пути — метаболического пути, через который клетки производят из хоризмата тирозин и фенилаланин (незаменимые аминокислоты), а также салициловую кислоту, играющую ключевую роль в защите растений от патогенов. Ученые обнаружили, что хоризматмутазы у растительных патогенов выполняют совершенно новую функцию.

«Cmu1 перенаправляет шикиматный путь растения так, что клетки производят меньше салициловой кислоты. Фермент напрямую вмешивается в метаболизм растения и подрывает его защиту от патогенов», — говорит Регине Канманн.

Cmu1 также достигает соседних клеток через естественные межклеточные связи и перепрограммирует их в интересах гриба еще до фактического заражения.

Однако Cmu1 — лишь один из многих белков, которыми гриб «бомбардирует» растение. Например, у U. maydis есть два гена для ферментов, которые могут гидроксилировать салициловую кислоту, превращая ее в соединение, больше не запускающее защиту.

Гены для секретируемых хоризматмутаз были обнаружены почти исключительно у фитопатогенов, которые, как и Ustilago maydis, зависят от живой растительной ткани.

«Если мы сможем предотвратить манипуляцию метаболизмом растений с помощью секретируемых хоризматмутаз патогенов, у нас может появиться эффективный новый подход к снижению потерь урожая», — заключает Регине Канманн.