Молекула, имитирующая сахар, оказалась ключевой для вирулентности распространённой болезни растений

Новое исследование под руководством Оксфордского университета показало, что бактерия Pseudomonas syringae, поражающая томаты, манипулирует иммунным ответом растений с помощью вещества гликозирина. Эта молекула действует как «волк в овечьей шкуре», имитируя простой сахар галактозу, что позволяет бактерии оставаться незамеченной в межклеточном пространстве — ключевом поле битвы при инфекции.

Исследование опубликовано в журнале Science.

Гликозирин представляет собой новый тип иминосахаров — стабильных молекул, имитирующих сахара. Многие иминосахары используются как лекарства для лечения метаболических расстройств, например, диабета II типа и болезни Фабри. Однако гликозирин обладает уникальной структурой, которая и позволяет ему имитировать именно галактозу.

Вирулентная роль гликозирина у этого штамма P. syringae зависит от маскировки продукта определённого гена. Но многие другие штаммы, также производящие гликозирин, маскируют этот ген иными способами, что указывает на наличие у молекулы и других функций.

Учёные обнаружили, что гликозирин также в более широком смысле изменяет биохимию межклеточного пространства и, вероятно, влияет на свойства клеточной стенки, а также на межклеточную коммуникацию и связь.

Ведущий исследователь профессор Реньер ван дер Хорн отметил: «Мы раскрыли структуру этой молекулы, её биосинтез и регуляцию — и затем поняли, как она имитирует галактозу и меняет гликобиологию многих растений, включая сельскохозяйственные культуры, и другими способами. Мы будем исследовать это ещё много лет».

Разные штаммы P. syringae поражают различные растения-хозяева, включая миндаль, оливу, лук-порей и бобы. Гены биосинтеза похожих иминосахаров найдены и у других фитопатогенов, что позволяет предположить, что использование гликозирина — общая стратегия этих бактерий для манипуляции растениями.

Исследование стало возможным благодаря междисциплинарному сотрудничеству в областях структурной биологии, бактериальной генетики, синтетической химии и метаболомики.

Профессор ван дер Хорн добавил: «Мы использовали тот же ген LacZ, который применяют студенты-первокурсники на практикумах, потому что его продукт также чувствителен к гликозирину. Мы воспользовались ингибированием LacZ, чтобы идентифицировать гены биосинтеза и определить структуру. Это также была очень продуктивная междисциплинарная коллаборация с экспертами».