Патогены растений изменяют физическую структуру эффекторов, чтобы избежать распознавания

Phytophthora infestans — оомицет (водная плесень), вызывающий губительное заболевание картофеля — фитофтороз. В недавнем исследовании учёные сосредоточились на эффекторах этого патогена и подтвердили, что фитопатогены используют множество механизмов для ухода от иммунного ответа растений. Эти механизмы объясняют, почему комплексная устойчивость растений не может быть долговечной.

Учёные проанализировали геномные характеристики гена AVR2 патогена, а также физические и биохимические свойства его эффекторов. Они обнаружили существенные вариации в нуклеотидных последовательностях генов AVR2 у разных изолятов P. infestans. Эти вариации возникли благодаря различным генетическим механизмам: заменам оснований, частичному считыванию гена в эффекторы, небольшой потере или добавке последовательности ДНК и рекомбинации.

«Биоинформатический анализ показывает, что вирулентные эффекторы AVR2 — это белки, частично лишённые трёхмерной структуры, так называемые неупорядоченные белки, в то время как авирулентные эффекторы — упорядоченные белки с предсказуемой кристаллической структурой», — пояснил Цзясуй Чжан, один из авторов исследования. — «Каждый из вирулентных эффекторов имеет один или два коротких линейных участка взаимодействия, характерных для неупорядоченных белков. У авирулентных эффекторов таких участков нет. Кроме того, вирулентные эффекторы AVR2, согласно прогнозам, менее стабильны и имеют более короткий период полураспада, чем авирулентные».

Эти результаты указывают на то, что фитопатогены используют новый механизм ухода от распознавания растением, изменяя физическую структуру белков-эффекторов. Благодаря сочетанию популяционной геномики и анализа патогенности in vivo, Чжан и его коллеги смогли выявить эволюционную закономерность на уровне групп, а не как единичное явление, и экспериментально подтвердить эволюционные выводы со статистической строгостью и надёжностью.

«Это исследование подчёркивает, что даже небольшая модификация в последовательности гена, например, замена одного основания, может привести к огромным изменениям в свойствах белка эффекторов и, возможно, других белков», — сказал Чжан. — «Самым удивительным открытием стало чёткое различие в упорядоченности белка между вирулентными и авирулентными эффекторами: все 31 авирулентный эффектор — упорядоченные белки с определённой структурой, в то время как все 27 вирулентных — неупорядоченные белки».

Для создания долговечных стратегий защиты растений необходима междисциплинарная коллаборация, и эволюционная генетика должна играть ключевую роль в разработке методов, минимизирующих эволюцию патогена. Подробнее читайте в статье «The Phytophthora infestans AVR2 Effector Escapes R2 Recognition Through Effector Disordering» в июльском номере журнала MPMI.