Растения перепрограммируют свои клетки для борьбы с захватчиками
Растения, подобно заводам в военное время, способны радикально перестраивать производство внутри своих клеток при атаке патогенов. Когда растение чувствует микробное вторжение, оно меняет состав белкового «супа» в клетках, переключая приоритеты с роста на защиту.
Новое исследование профессора Университета Дьюка Синьнянь Донг и её команды, опубликованное в журнале Cell, раскрывает ключевые компоненты этого процесса. Каждый год около 15% урожая теряется из-за бактериальных и грибковых заболеваний, что обходится мировой экономике примерно в $220 миллиардов.
В отличие от животных, у растений нет специализированных иммунных клеток. Каждая клетка должна самостоятельно защищаться, быстро переходя в «боевой режим». При атаке клетки начинают синтезировать новые белки и подавляют производство других, а через два-три часа всё возвращается в норму.
В 2017 году команда обнаружила, что при инфекции определённые молекулы мРНК (матричной РНК) транслируются в белки быстрее других. Общее у этих молекул — особая область в начале цепочки РНК с повторяющимися нуклеотидами аденином (A) и гуанином (G).
Новое исследование показало, как эта область работает. При обнаружении патогена молекулярные «указатели», которые обычно служат точкой старта для рибосомы, удаляются. Это останавливает производство «мирных» белков. Вместо этого рибосомы используют область с повторяющимися A и G в качестве новой точки «стыковки» и начинают чтение оттуда — «берут короткий путь».
Борьба с инфекцией для растений — это баланс. Направление ресурсов на защиту означает их нехватку для фотосинтеза и роста. Слишком активный иммунитет приводит к замедленному развитию. Понимание этого баланса может помочь в создании устойчивых к болезням культур без потери урожайности.
Эксперименты проводились на растении Arabidopsis thaliana (резуховидка Таля). Однако похожие последовательности мРНК найдены и у других организмов, включая плодовых мушек, мышей и людей, что указывает на их возможную общую роль в контроле синтеза белков.