Связь распознавания и сигнализации в иммунитете растений

Защита растений от патогенов основана на распознавании чужеродных организмов и последующей сигнальной реакции, включающей перепрограммирование экспрессии генов и локальную гибель клеток. На молекулярном уровне ответ инициируется распознаванием эффекторных белков внутриклеточными рецепторами в процессе, известном как эффектор-индуцированный иммунитет (ETI). Вопрос о том, как именно распознавание трансформируется в устойчивость, остаётся малоизученным.

Группа Джейн Паркер из MPIPZ изучает ключевой белок иммунитета растений — enhanced disease susceptibility 1 (EDS1). Он связывает модули распознавания и сигнализации, способствуя перепрограммированию генов, гибели клеток и устойчивости. EDS1 выполняет эту функцию, взаимодействуя с партнёрами — белками phytoalexin deficient 4 (PAD4) и senescence-associated gene 101 (SAG101), — а также способствуя накоплению защитного гормона салициловой кислоты (SA) и блокируя действие бактериальных вирулентных молекул.

В исследовании, опубликованном в Nature Communications, Дипак Бхандари и коллеги идентифицировали ключевую поверхность на белке EDS1, необходимую для его функций.

Ключевая положительно заряженная полость

Учёные сфокусировались на ранее не охарактеризованном участке EDS1 на поверхности полости, образованной между EDS1 и его партнёрами. Замена одного положительно заряженного аминокислотного остатка, выстилающего эту полость, на нейтральный привела к тому, что растения стали столь же восприимчивы к инфекции, как и полностью лишённые EDS1. У таких растений:

• Не происходило своевременного накопления SA.
• Замедлялось перепрограммирование транскрипции.

При этом EDS1 всё ещё обеспечивал некоторую устойчивость в экспериментах, где эффекты SA и транскрипционные изменения были заблокированы. Это указывает, что EDS1, и в частности положительно заряженная полость, активирует третью, ещё не охарактеризованную ветвь ETI.

Механизм действия

В экспериментах по белково-белковому взаимодействию мутантный EDS1 всё ещё мог связываться с партнёром PAD4, но был дефектным даже при высокой экспрессии в клетках растений.

"Скорее всего, положительный заряд в полости важен для связывания EDS1 и его партнёров с другими молекулами", — говорит Джейн Паркер.

В будущем авторы планируют выяснить природу этих молекул и детально изучить новую, третью ветвь иммунной сигнализации EDS1.