Как патогены отключают защиту растительных клеток

Многие болезнетворные бактерии способны подавлять защитные механизмы растений, избегая уничтожения клеткой — процесса, известного как ксенофагия. Аналогичный механизм существует в клетках животных и человека, где защита клетки «поедает» вторгшиеся бактерии, однако некоторые бактерии могут его ингибировать. Международная исследовательская группа впервые описала подавление ксенофагии у растений. Работу возглавил профессор Суайб Юстюн из Центра молекулярной биологии растений Тюбингенского университета и Рурского университета в Бохуме. Исследование опубликовано в The EMBO Journal.

Клетки постоянно адаптируют свои белки к изменяющимся функциям и воздействиям окружающей среды. «Постоянная деградация белков неизбежна, иначе клетка становится переполненной и исчерпывает ресурсы», — объясняет Суайб Юстюн, чья группа изучает эти строго регулируемые процессы деградации. Когда клетке необходимо разрушить крупные белковые комплексы, нерастворимые агрегаты или целые органеллы, она обычно использует процесс, известный как аутофагия, буквально «самопоедание». «Клетки животных и человека также иногда используют этот метод деградации, когда хотят устранить захватчиков, таких как патогенные бактерии. В этом случае процесс также называют ксенофагией — поеданием чужеродного», — говорит учёный.

Гонка вооружений между хозяином и патогенами

Однако гонка вооружений на этом не заканчивается. Некоторые бактерии выработали белки, блокирующие направленную на них машинерию аутофагии. Это даёт им преимущество и позволяет распространяться дальше. «Это состояние исследований известно в клетках человека уже несколько лет. С растениями мы пока не продвинулись так далеко. Есть важное различие между аутофагией в растительных и животных клетках — у растений патогенные бактерии не проникают внутрь клеток. Они остаются во внеклеточном пространстве», — говорит Юстюн. Так обстоит дело, например, с бактерией Xanthomonas, вызывающей увядание и гниение листьев, стеблей и плодов у целого ряда растений, включая табак — модельное растение, изученное исследовательской группой.

«Бактерии Xanthomonas вводят в клетки растений эффекторный белок. Мы обнаружили, что он подавляет важный компонент машинерии аутофагии. Это позволяет Xanthomonas распространяться дальше», — объясняет Юстюн. «Однако растение, в свою очередь, производит белок, который разрушает этот эффектор с помощью аутофагии». Это первое доказательство существования антимикробной ксенофагии во взаимодействиях растений и бактерий. Юстюн добавляет: «Интересный аспект заключается в том, что задействованные белки, такие как эффектор Xanthomonas и компоненты машинерии аутофагии, очень похожи у людей и растений, хотя их атакуют разные бактериальные патогены». Биологи отмечают, что некоторые белки были сильно консервированы в ходе эволюции у очень разных организмов.

Новое исследование даёт важные ориентиры для дальнейших фундаментальных исследований аутофагии и ксенофагии у растений. В долгосрочной перспективе понимание этих процессов может помочь в предотвращении болезней сельскохозяйственных культур.