Распространенный метаболит растений показал потенциал в борьбе с бактериальными болезнями сельхозкультур

Бактериальные патогены, вызывающие такие заболевания, как бактериальный ожог риса, бактериальное увядание томата и бактериальный рак киви, представляют серьезную угрозу для мирового сельского хозяйства. Эффективных пестицидов для борьбы с ними мало, а медьсодержащие бактерициды и антибиотики имеют ограниченную эффективность и несут экологические риски.

Китайские ученые показали, что распространенный защитный метаболит растений может помочь в борьбе с бактериальными болезнями. Этот метаболит — эрукамид — подавляет вирулентность патогенных бактерий, специфически нацеливаясь на сборку инъектосома Системы Секреции III типа (T3SS). T3SS — это иглоподобная молекулярная машина, которую грамотрицательные бактерии используют для введения эффекторных белков прямо в клетки хозяина.

Исследование провела группа профессора Чжоу Цзяньминя из Института генетики и биологии развития Китайской академии наук совместно с группой профессора Лэй Сяогуана из Пекинского университета. Работа опубликована в журнале Science 28 февраля.

Ученые установили, что эрукамид — древний и широкоспектральный защитный метаболит растений — ингибирует активность T3SS у различных бактериальных патогенов. Генетический анализ показал, что растения с повышенным уровнем эрукамида обладают усиленной устойчивостью к бактериальным патогенам, а растения со сниженным уровнем — пониженной. Это указывает на ключевую роль эрукамида в иммунитете растений против бактерий.

С помощью комплекса методов — электронной микроскопии, биохимических анализов, предсказания структуры белков, молекулярного докинга и молекулярно-динамического моделирования — исследователи продемонстрировали, что эрукамид связывается с белком HrcC, консервативным компонентом T3SS. Это взаимодействие нарушает сборку инъектосома T3SS, структуры, используемой бактериями для введения токсинов в клетки хозяина.

Примечательно, что сайт связывания эрукамида в HrcC высококонсервативен у разнообразных видов бактерий, что предполагает широкоспектральную применимость этого механизма.

Кроме того, ученые показали, что экзогенное применение эрукамида может защищать сельхозкультуры от бактериальных болезней, подчеркивая его потенциал в качестве био-пестицида для устойчивого сельского хозяйства.

Это исследование дает важное понимание иммунитета растений и открывает путь для разработки новых экологически безопасных антибактериальных агентов, а также стратегий молекулярной селекции для создания устойчивых к бактериальным болезням культур.