Общее происхождение рецепторов иммунитета и развития растений

Исследователи из Центра устойчивых ресурсов RIKEN (CSRS) проследили эволюцию растительных иммунных рецепторов. Их открытие упростит идентификацию генов иммунных рецепторов и может помочь в создании устойчивых к патогенам культур. Исследование опубликовано в Nature Communications.

Растения, как и животные, имеют иммунный ответ. Для обнаружения патогенов (вирусов, бактерий, грибов, оомицетов) используются рецепторы распознавания образов на поверхности клеток. Их способность зависит от двух типов белков: RLPs и RLKs. Оба могут содержать лейцин-богатые повторы (LRR).

Международная группа под руководством Кена Ширасу и Ясухиро Кадоты проанализировала:

  • Более 170 000 генов, кодирующих RLKs.
  • Около 40 000 генов, кодирующих RLPs. Данные были получены от 350 видов растений.

Ключевые открытия:

  1. Распространённость: RLKs и RLPs с LRR-повторами — самые многочисленные типы рецепторов (почти половина RLKs и 70% RLPs).
  2. "Островная" область: У RLPs, связанных с иммунитетом, и у некоторых RLKs, регулирующих рост и развитие, есть особая область для распознавания патогенов. Она почти всегда расположена в одном месте — между 4-м и 5-м LRR-повторами.
  3. Общее происхождение: Сравнительный анализ показал, что последовательность четырёх повторов ниже "островной" области очень похожа у иммунных RLPs и ростовых RLKs. Это указывает на их общее эволюционное происхождение.
  4. Общий ко-рецептор: Эти четыре LRR-повтора содержат участки, необходимые для связывания с одним и тем же ко-рецептором — BAK1. Способность связывать BAK1 была унаследована от общего предка.
  5. Функциональный обмен: Обмен этими четырьмя LRR-областями между рецепторами не нарушал их функциональность. Гибридный рецептор (ростовой RLK + иммунный RLP) распознавал патогены и индуцировал как иммунный, так и ростовой ответ.

Выводы и перспективы:

Исследование показывает, что одновременный анализ геномов множества растений позволяет точно предсказывать гены, вовлечённые в иммунитет и рост. Учёные уже используют эту информацию для выделения иммунных рецепторов из различных растений с целью создания устойчивых к болезням сельскохозяйственных культур.

2024-02-01