Исследователи обнаружили рецептор для бактериальных сигналов в растениях

Растения используют рецепторные киназы как молекулярные антенны для мониторинга окружающей среды, но, что странно, одна из них активно расщепляется. Новое исследование показало, что один из образующихся фрагментов взаимодействует с рецептором для бактериальных сигналов.

Разнообразные рецепторные киназы, подобно антеннам, выступают из мембраны растительной клетки в окружающую среду. Это позволяет им воспринимать сигналы. Некоторые из этих рецепторных киназ критически важны для правильного взаимодействия растений с полезными бактериями или грибами.

Растения семейства бобовых (горох, фасоль, соя) образуют специальные структуры — корневые клубеньки — для размещения своих симбиотических азотфиксирующих бактерий. «Растение идентифицирует симбиотические бактерии с помощью рецепторных киназ», — говорит генетик LMU Мартин Парниске.

Бактерии производят химические сигналы — так называемые нодуляционные факторы, — которые распознаются растительными рецепторами нодуляционных факторов. Это запускает сигнальный процесс в клетке корня, ведущий к организованной пролиферации клеток и формированию новых органов — корневых клубеньков.

«Мы много лет знали, что симбиозная рецепторная киназа SYMRK необходима в этом процессе, хотя она, по-видимому, не связывает бактериальные нодуляционные факторы напрямую. И в ходе исследования того, как SYMRK на самом деле работает, мы сделали удивительное открытие», — говорит Парниске.

Расщеплённый SYMRK взаимодействует с рецептором нодуляционных факторов

Внеклеточный домен SYMRK состоит из двух структурных модулей. «Между этими модулями антенна расщепляется. Это мы обнаружили, когда внимательнее изучили внеклеточную часть SYMRK. Она оказывается разделённой на два фрагмента», — объясняет Парниске.

Это расщепление кардинально меняет свойства рецептора. Мембраносвязанный фрагмент, образовавшийся в результате расщепления, формирует комплекс с одним из рецепторов нодуляционных факторов.

«Это было совершенно неожиданное открытие, потому что ранее такого расщепления рецепторной киназы у растений никогда не наблюдалось», — говорит Парниске.

Расщепление также дестабилизирует часть SYMRK, которая остаётся закреплённой в мембране и взаимодействует с рецептором нодуляционных факторов. Исследователи предполагают, что это может приводить к инактивации всего рецепторного комплекса. Этот механизм может служить для того, чтобы симбиотическая инфекция оставалась локализованной по масштабу и ограниченной узким временным окном.

«Рецепторные киназы, подобные SYMRK, широко распространены в растительном царстве, и у любого вида их может быть до нескольких сотен различных типов. Функции подавляющего большинства этих рецепторов остаются неизвестными», — говорит Парниске. «Теперь вопрос в том, является ли эта форма расщепления рецептора, ранее известная только у животных рецепторов, более распространённой особенностью рецепторных киназ у растений», — заключает он.