Как растения защищаются от опасного мира патогенов

Растения, будучи неподвижными и укоренёнными в почве, содержащей потенциально смертельные микроорганизмы, постоянно сталкиваются с угрозой вторжения патогенов. Учёные обнаружили, что растения используют сложные иммунные стратегии, которые отличаются от человеческих, но также имеют с ними сходства.

В исследовании, опубликованном 26 мая в журнале Nature, учёные из Йеля описали ключевой молекулярный «включатель-выключатель», позволяющий растениям мобилизовать иммунитет против микробных патогенов. Эти выводы имеют прямое значение для управления сельскохозяйственными культурами, возможной защиты растений от последствий изменения климата и для лучшего понимания иммунной системы человека.

«Растения более родственны нам в некоторых отношениях, чем мы обычно думаем. Например, у них есть многие семейства генов врождённого иммунитета, похожие на наши», — сказал старший автор Джон МакМикинг, исследователь Медицинского института Говарда Хьюза и доцент Йельской школы медицины.

В отличие от людей, у растений отсутствует адаптивная иммунная система, которая «запоминает» конкретные патогены. Вместо этого они значительно расширяют репертуар врождённых иммунных ответов, которые обеспечивают более общую защиту от всех инфекций.

Одна из таких стратегий включает белки врождённого иммунитета, которые переходят в «гелеобразное» состояние для запуска иммунных реакций. Этот процесс — жидкостно-жидкостное фазовое разделение — позволяет концентрировать биологическую активность в безмембранных компартментах внутри клеток.

Команда Йеля обнаружила, что иммунные белки растений, известные как GBPL GTPases, создают жидкообразные компартменты внутри ядра. Это создаёт концентрацию белков, которые активируют гены защиты хозяина во время инфекции. Этот фазоразделённый компартмент также исключает ингибиторные белки за пределы ядра, действуя как пространственно разделённый «включатель-выключатель».

«Фазовое разделение может быть повсеместным эволюционным механизмом для организации этих защитных активностей как части клеточно-автономного иммунного ответа», — отметил МакМикинг.