Обнаружили причину первоначального всплеска иммунного ответа, когда патогены атакуют растения

Прочитано: 46 раз(а)


Когда патогены атакуют растения, растительные клетки реагируют практически сразу. Клетки растения начинают производить различные виды небольших молекул, называемых вторичными мессенджерами. Эти посланники путешествуют по клеточной мембране, чтобы начать процесс активации иммунной системы. Эти основные молекулярные пути одинаковы, являетесь ли вы растением, животным или даже человеком.

Небольшая молекула, называемая фосфатидной кислотой, или ПА, является самой первой молекулой, активирующей иммунную систему . Практически сразу после атаки ПА резко возрастает, а затем так же быстро падает. Долгое время исследователи не знали, что вызвало этот всплеск ПА.

Теперь исследователи из Мичиганского университета обнаружили, что виновником является крошечный фермент , липидкиназа под названием DGK5. Их исследование опубликовано в журнале Cell .

«Особенность этого исследования заключается в том, что оно не только заполняет пробел и идентифицирует фермент, который управляет выработкой ПА, но и то, что мы обнаружили два переключателя, которые контролируют, когда производство ПА включается и когда оно выключается». «, — сказал ведущий автор Либо Шан, профессор молекулярной, клеточной биологии и биологии развития UM.

«Поскольку ПА является важнейшим вторичным мессенджером при различных заболеваниях человека, считается, что понимание сложной регуляции его производства имеет решающее значение для поддержания клеточного гомеостаза и борьбы с болезнями».

Исследователи обнаружили, что два разных фермента, называемые протеинкиназами , взаимодействуют с DGK5, вызывая и ослабляя иммунный ответ соответственно. Первый фермент присоединяется к DGK5 и вызывает выброс PA. Затем второй фермент подавляет выработку PA.

Почти 30 лет назад исследователи впервые наблюдали быстрое производство ПА после проникновения патогена. Но основные механизмы не были поняты, говорит Шан, который фокусируется на том, как иммунные рецепторы на поверхности клеток воспринимают молекулы патогенной инфекции, а затем как эта информация передается остальной части клетки.

В 2012 году она рассказала о небольшой протеинкиназе, которая была связующим звеном между иммунными рецепторами на поверхности клетки и клеточными реакциями. Она связалась с одним из слушателей Теуном Мунником, профессором Амстердамского университета, который аналогичным образом изучал быстрое производство ПА. Он подозревал, что один из генов, о которых Шань рассказала в своем выступлении, взятых из изучаемой ею протеинкиназы, может кодировать фермент, вызывающий выброс ПА.

Для изучения этого пути лаборатория Шана использует арабидопсис, небольшое растение семейства горчичных. Эти растения самоопыляются, а это означает, что каждое из 10 000–30 000 семян содержит точные генетические копии родительского растения. Таким образом, исследователи смогут изучить мутантов растения и изучить различные молекулярные пути.

Мунник использовал коллекцию мутантных линий арабидопсиса для скрининга восприимчивости к болезням и оттачивания DGK5. В то же время, используя молекулярный и биохимический генетический подход, лаборатория Шана определила DGK5 как основной драйвер производства PA.

Затем исследователи создали мутанты Arabidopsis с выключенным или заглушенным ферментом DGK5. Они использовали этих мутантов, чтобы выяснить, как DGK5 регулируется вышестоящими протеинкиназами и фактически стимулирует выработку PA, помогая растению бороться с атакующим патогеном.

Работа команды также пролила свет на роль ПА в молекулах другого типа, называемых активными формами кислорода. АФК необходимы для биологических процессов, но их перепроизводство может привести к окислительному стрессу — тому, с чем должна бороться антиоксидантная здоровая пища. Однако во время иммунных реакций растений АФК играют ключевую роль: они считаются первым уровнем защиты от патогенов из-за их сигнальной роли, а также прямого уничтожения патогенов, говорят исследователи.

Команда обнаружила, что PA также регулирует АФК, связываясь и стабилизируя фермент, производящий АФК.

«Наши результаты проливают свет на то, как этот процесс модулирует передачу сигналов активных форм кислорода , управляя двумя ключевыми ветвями иммунитета растений», — сказал Шан. «Это замечательное путешествие в молекулярные тонкости иммунных механизмов растений».

Шан говорит, что эта работа открывает возможности для будущих исследований по изучению липидов, участвующих в передаче иммунных сигналов и процессе иммунорегуляции, а также того, как липиды участвуют в других стрессовых процессах окружающей среды.

Обнаружили причину первоначального всплеска иммунного ответа, когда патогены атакуют растения



Новости партнеров