Objev nového proteinu vysvětluje tajemství imunity rostlin

10.2.2020 |

Když je rostlina napadena patogenem, aktivuje molekulární signalizační kaskádu vedoucí k zastavení šíření infekce. Jedním z takových mechanismů je spuštění určitého typu programované buněčné smrti, zvané hypersenzitivní reakce. Jedná se o přísně kontrolovaný proces, který zajišťuje, že zemřou pouze ty hostitelské buňky, v nichž se nachází patogen. Z odumřelého pletiva pak vznikne bariéra, která izoluje patogen od zdravé části rostliny, a tak se rostlina dokáže bránit dalšímu šíření nemoci.

Rajčata používají tento mechanismus, pokud jsou infikována bakteriálním patogenem Pseudomonas syringae pv., který je původcem bakteriální tečkovitosti rajčat projevující se velkými, tmavými skvrnami na listech rostliny. Tato interakce rajčete s bakteriálním patogenem je modelovým systémem pro zkoumání molekulární podstaty rostlinné imunity a s ní související signalizací.

Je znám způsob, jak rajče rozpoznává přítomnost tohoto patogenu, a také je známo mnoho rostlinných proteinů zapojených do signalizační kaskády. Ještě donedávna vědci nevěděli, jak přesně jsou tyto dva procesy vzájemně propojené.

V příspěvku publikovaném v časopisu Molecular Plant – Microbe Interactions (MPMI) představili vědci z Univerzity Illinois protein, který hraje hlavní roli v tomto dosud neobjasněném propojení. Jedná se o protein zvaný Mai1. Autoři příspěvku prováděli experimenty, při nichž postupně vypínali či zapínali různé geny, dokud nebylo zjištěno, který knockoutovaný gen způsobí poruchu signalizační kaskády rostlinné imunity.

Poté, co byl vypnut gen Mai1, se rostlina již nemohla bránit proti patogenům prostřednictvím mechanismu programované buněčné smrti.  V důsledku toho byly pak tyto rostliny náchylnější k bakteriální infekci. Výzkum také ukázal, že potlačení aktivity genu Mai1 vedlo k tomu, že rostliny měly velmi křehké listy a projevovaly zvýšenou citlivost na mírný stres, včetně aplikace pesticidů. To ukazuje na důležitost genu Mai1. Zároveň výsledky naznačují, že by se protein mohl podílet nejen na imunitě, ale i na růstu a vývoji rostlin.

Podle závěrů, jež vědci učinili, protein Mai1 přímo interaguje s dalším proteinem v horní části signalizační kaskády a zvyšuje jeho aktivitu. To by mohlo znamenat, že Mai1 hraje klíčovou roli při aktivaci kaskády. „Náš výzkum naznačuje, že Mai1 má v imunitě ústřední roli, kterou pravděpodobně nelze nahradit jinými proteiny“ říká spoluautor příspěvku Robyn Roberts, postdoktorand v Institutu pro výzkum rostlin Boyce Thompsona.

„Tato práce nám nejen poskytuje lepší představu o tom, jak se rostliny brání na molekulární úrovni, ale odhaluje klíčový protein, který je široce zapojen do imunity. Je možné, že Mai1 by v budoucnu mohl sloužit jako cíl pro zlepšení kvality plodin“.

Zdroje:

https://apsjournals.apsnet.org/doi/abs/10.1094/MPMI-05-19-0121-R?journalCode=mpmi&
https://cropsciences.illinois.edu/news/article/7478
http://www.isaaa.org/kc/cropbiotechupdate/article/default.asp?ID=17890