Учёные обнаружили новый молекулярный переключатель в устойчивости растений к болезням

Исследователи из Технического университета Мюнхена (TUM) выяснили, как гриб-возбудитель мучнистой росы манипулирует ячменем, и как растение может этому противостоять. Результаты опубликованы в журнале Plant Cell.

Механизм атаки патогена

Мучнистая роса — особо изощрённый патоген. Она не просто подавляет естественный иммунный ответ клеточной стенки растения, но и перепрограммирует клетки ячменя, заставляя их менять архитектуру и метаболизм, чтобы принять гриб. В результате растение само способствует внедрению патогена и снабжает его питательными веществами.

Роль белков-переключателей

Учёные идентифицировали два ключевых белка в ячмене, которые гриб использует для «враждебного поглощения» живых клеток:

• RACB — молекулярный переключатель, который реагирует на внешние сигналы, инициируя структурные и метаболические изменения в клетках. Он участвует в увеличении поверхности клетки во время роста.
• MAGAP1 — белок-антагонист, который может предотвращать или локально ограничивать активность RACB.

Как гриб использует белок растения

Исследователи обнаружили, что RACB поддерживает гриб во время внедрения. Его базовая функция — увеличение поверхности клеточных мембран — создаёт «входные ворота» для атаки. RACB способствует росту клеточной поверхности в момент вторжения гриба, оставляя клетку целой, но помогая патогену.

«Именно так гриб извлекает выгоду из этого белка ячменя. RACB облегчает мучнистой росе проталкивание своих гаусториев (органов питания) в атакованную клетку, чтобы затем взять её под контроль», — объясняет профессор Ральф Хюкельховен (Ralph Hückelhoven).

Учёные предполагают, что гриб дистанционно захватывает сигнальную цепь растения, чтобы получить доступ к питательным веществам.

Защитный механизм растения

Ячмень не беззащитен. MAGAP1 может эффективно предотвращать такие атаки. В норме этот белок находится в цитоскелете клетки, который отвечает за укрепление клеточной стенки. Во время атаки MAGAP1 мигрирует к поверхностной мембране клетки, где выключает фактор восприимчивости RACB. Это препятствует увеличению клеточной поверхности, необходимому грибу для проникновения. Таким образом, устойчивая клетка ячменя «захлопывает дверь» перед мучнистой росой.

Практическая перспектива

Исследование носит фундаментальный характер, но учёные из Центра сельскохозяйственных наук имени Ханса Айзенманна (Hans Eisenmann Center) при TUM уже думают о практическом применении.

«Лучшее понимание причин заболеваний, мы надеемся, в среднесрочной перспективе позволит найти инновационные подходы к поддержанию здоровья сельскохозяйственных культур и зерновых за счёт усиления их иммунитета», — говорит профессор Хюкельховен.