Учёные выяснили, как растения отличают полезные микробы от вредных

Бобовые растения умеют отличать друзей от врагов на молекулярном уровне. Учёные обнаружили, как они используют небольшие, чётко определённые мотивы в рецепторных белках, чтобы «читать» молекулярные сигналы, производимые как патогенными, так и симбиотическими микробами. Эти открытия позволили исследователям перепрограммировать иммунные рецепторы в симбиотические, что является первым шагом к внедрению симбиотической азотфиксации в злаковые культуры.

Как работает распознавание

Бобовые фиксируют атмосферный азот с помощью симбиотических бактерий Rhizobia, которые колонизируют их корни. Для точного распознавания своего симбионта и избегания инфекций растения используют различные LysM рецепторные белки на внешней поверхности клеток корней.

Исследование, опубликованное в Science, показывает, что патогенные (хитин) или симбиотические сигнальные молекулы (Nod-факторы) распознаются небольшими молекулярными мотивами на рецепторах. Эти мотивы направляют сигнальный ответ либо на антимикробную защиту, либо на симбиоз.

Ключевое открытие

Используя комбинацию структурной биологии, биохимии и функциональных тестов в растениях, учёные идентифицировали ранее неизвестные мотивы в LysM1 домене рецепторов хитина и Nod-факторов как детерминанты иммунитета и симбиоза.

«Оказывается, существует лишь очень немного, но важных остатков, которые отделяют иммунный рецептор от симбиотического. Мы впервые демонстрируем, что возможно перепрограммировать LysM рецепторы, изменяя эти остатки», — говорит Каспер Рёйкьяр Андерсен.

Долгосрочная цель

Конечная цель — перенести уникальную способность к азотфиксации из бобовых в злаковые культуры. Это позволит сократить потребность в загрязняющих окружающую среду коммерческих азотных удобрениях.

«Теперь мы обеспечиваем концептуальное понимание, необходимое для поэтапного и рационального конструирования LysM рецепторов, что является важным первым шагом к этой амбициозной цели», — заключает Симона Радутою.