Новое исследование раскрывает противогрибковый симбиотический пептид в бобовых

Грибковые заболевания ежегодно наносят значительный ущерб урожаю. Грибок Botrytis cinerea, вызывающий серую гниль, — серьёзная проблема для производителей клубники, винограда, малины, томатов и салата. Для борьбы с ним часто применяют химические фунгициды, которые со временем теряют эффективность.

Учёные из Центра Дэнфорта (Dilip Shah, Ph.D., Siva Velivelli, Ph.D., Kirk Czymmek, Ph.D.) и их коллеги из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории идентифицировали подкласс пептидов в клубеньках бобового растения Medicago truncatula, который эффективно подавляет рост грибка, вызывающего серую гниль. Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

«Мы рады возможности разработать этот класс пептидов в качестве фунгицида для распыления. Это даст фермерам экологичную альтернативу химическим средствам для защиты урожая до и после сбора», — сказал Dilip Shah. — «При нанесении на культуры пептиды в конечном итоге распадутся в почве до аминокислот и будут использованы полезными микробами как источник энергии».

Medicago truncatula — родственник люцерны. Команда Шаха получила в больших количествах рекомбинантный высокозаряженный пептид NCR044, который экспрессируется в клубеньках этого растения. При нанесении в низких концентрациях на растения табака и томата в лаборатории, пептид обеспечил им значительную защиту от серой гнили.

Для понимания противомикробного механизма на клеточном уровне учёные использовали конфокальную и супер-разрешающую микроскопию в режиме таймлапс. Они смогли наблюдать, как пептид связывается со спорами и проростками грибка, интернализуется и куда перемещается внутри клетки. Ключевым открытием стало подтверждение, что пептид концентрируется в ядрышке — органелле, где происходит сборка рибосом.

Уникальная команда учёных со знаниями в клеточной биологии грибов и растений, а также с возможностями современной микроскопии, позволила подтвердить их гипотезы. Соавтор работы Garry Buchko, Ph.D. из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории определил первую трёхмерную структуру клубенькового пептида. Она оказалась в основном неупорядоченной и высокодинамичной, содержащей короткий антипараллельный β-лист, маленькую α-спираль и, в окисленной форме, две стабилизирующие дисульфидные связи.