Как и у людей, перехват патогенов иммунной системой имеет важное значение для растений, позволяя им обеспечивать свое выживание, рост и продуктивность. Их защитные реакции полностью зависят от генетической устойчивости (врожденного иммунитета), обеспечиваемой семейством рецепторов, экспрессируемых в отдельных клетках. Эти рецепторы неактивны до тех пор, пока они не активируются после распознавания определенных патогенных молекул, называемых эффекторами, целью которых часто является блокирование иммунных путей. Скорость, с которой микробные патогены могут производить новые эффекторы, способствующие инфицированию, оказывает значительное давление на растения, вынуждая их постоянно приобретать новые возможности обнаружения.
В этой статье, опубликованной в журнале Cell, исследователи описывают особенно гениальный защитный механизм у модельного растения Arabidopsis. Этот механизм позволяет растению превратить вирулентную активность бактериального эффектора в триггер быстрого иммунного ответа.
Ralstonia solanacearum, бактерия, вызывающая бактериальное увядание многих видов растений, включая томаты и табак, разработала особенно эффективную стратегию инвазии. Среди многих эффекторов, которые бактерия вводит в клетки-хозяева для блокирования иммунной защиты, есть белок PopP2, механизм действия которого был выявлен в настоящем исследовании.
PopP2 исследовали в ядре клетки, где участки ДНК закрыты белками (факторами транскрипции), ответственными за регуляцию экспрессии генов, связанных с защитой. Попав внутрь ядра, PopP2 использует свою ферментативную активность для ингибирования связывания некоторых факторов транскрипции по отношению к их последовательностям-мишеням. Вытесненные таким образом и нейтрализованные, эти белки не могут активировать защиту, позволяя захватчику «очиститься».
На основе этого открытия у Arabidopsis thaliana, который является одной из «жертв» бактерии Ralstonia solanacearum, исследователи определили защитный механизм, столь же радикальный, как и используемый бактерией. Среди белков, с которыми взаимодействует PopP2, один оказался приманкой, непосредственно интегрированной в иммунный рецептор. Атакуя эту приманку, PopP2 случайно запускает сигнал тревоги растения, поскольку этот рецептор, однажды отделенный от ДНК, становится способным управлять защитной реакцией.
Интеграция «приманки» в исследуемый рецептор имеет явное преимущество: такую «систему мониторинга» трудно преодолеть патогену, поскольку именно внутренняя активность эффектора активирует иммунный ответ. В обход обычного процесса эволюции, в котором каждая сторона по очереди совершенствует свой арсенал, дает растительной клетке преимущество.
В результате, даже если PopP2 эволюционирует, но пока его активность остается неизменной, он неизбежно активирует защитные механизмы клетки.Эта молекулярная стратегия «интегрированных приманок» может быть более распространенной, чем кажется, что поднимает вопрос о том, могут ли области неизвестной функции в иммунных рецепторах многих видов растений быть связаны с приманками.
Это открытие — больше, чем шаг вперед в понимании оригинального механизма, поскольку оно прокладывает путь для разработки новых иммунных рецепторов, которые могут очень эффективно перехватывать факторы вирулентности патогенов, ответственных за значительные сельскохозяйственные потери каждый год.