Чтобы предотвратить их обнаружение, бактерии ингибируют растительные ферменты с помощью небольших молекул.
На микроскопическом поле битвы между растениями и микробами растения постоянно сражаются с вторгающимися бактериями. Новое исследование показывает, насколько умными могут быть эти захватчики. Растения, как и люди, выработали сложную иммунную систему для обнаружения патогенов. Одна из ключевых стратегий защиты заключается в распознавании патоген-ассоциированных молекулярных паттернов (PAMPs) - характерных молекул, сигнализирующих о присутствии микроорганизмов-злоумышленников. Среди наиболее важных PAMP - флагеллин, основной белок бактериальных жгутиков с помощью которых бактерии передвигаются.
«Раннее обнаружение врага - главный принцип борьбы иммунной системы с микробными патогенами», - объясняет Фрэнк Шредер, профессор Института Бойса Томпсона (США), в статье, посвященной новым исследованиям взаимодействия растений и микробов, опубликованной в журнале Science perspective. Растения распознают определенную часть флагеллина с помощью специализированных рецепторов, которые затем запускают защитную реакцию. Но вот в чем загвоздка: этот белок флагеллина обычно покрыт сахарами, в качестве маскировки, которая мешает растениям распознать угрозу. В ответ на это растения выработали умную контрмеру - они производят ферменты, которые снимают эту сахарную «маскировку», обнажая бактериальный флагеллин и запуская защитные механизмы.
В экспериментах ученые обнаружили, что патогенные бактерии, такие как Pseudomonas syringae, также разработали контрмеру - они производят гликозирин, необычную молекулу, которая блокирует ферменты растений, удаляющие сахара. Это предотвращает выявление заметных фрагментов флагеллина бактерий, в результате чего они становятся «невидимыми» для иммунного контроля растений. «Бактериальная стратегия удивительно эффективна», - отмечает Шредер. «Она не только не позволяет растениям распознать бактериальных захватчиков, но и нарушает другие аспекты защиты растений. Она изменяет сахарный рисунок на растительных белках и заставляет сахаросодержащие соединения накапливаться в растительных тканях, создавая условия, благоприятствующие росту бактерий и подавляющие защитные силы растений».
Это открытие особенно важно, потому что многие патогены растений, по-видимому, используют эту стратегию. Гены, отвечающие за производство гликозирина, были обнаружены у различных вредоносных бактерий, что говорит о широком распространении этой тактики в бактериальном мире. Исследование имеет последствия не только для патологии растений. Подобные сахара уже используются для лечения таких заболеваний человека, как диабет II типа и некоторые генетические нарушения. Уникальная структура гликозирина может вдохновить на новые фармацевтические подходы. В сельском хозяйстве понимание этой химической войны открывает возможности для разработки культур с повышенной устойчивостью к бактериальным патогенам, что может снизить потребность в химических пестицидах и укрепить продовольственную безопасность.
По мере того как исследователи продолжают разгадывать эти сложные взаимодействия, мы получаем не только фундаментальные знания об иммунитете растений, но и потенциальные инструменты для создания более устойчивых культур и новых терапевтических приложений. В продолжающейся гонке вооружений между растениями и патогенами понимание хитроумной химии гликозирина может в конечном итоге помочь нам склонить чашу весов в пользу экологически безопасного сельского хозяйства.
