Виявлено сполуки, що пригнічують імунну відповідь рослин
На думку вчених з RIKEN, група нестероїдних протизапальних препаратів (НПЗП) може виявитися корисною для вивчення молекулярних механізмів, властивих імунітету рослин. Їх результати також можуть допомогти покращити методи редагування генома сільськогосподарських культур.
Багато НПЗП, в тому числі аспірин, отримують з сигнального гормону захисту рослин, званого саліцилової кислотою. У рослинах рівні саліцилової кислоти збільшуються у відповідь на патогенні атаки вірусів, грибків і бактерій. Зовнішня обробка саліциловою кислотою також може підвищити імунну відповідь рослин. Однак точні механізми, що лежать в основі сигнальних шляхів саліцилової кислоти, незрозумілі, частково тому, що ця сполука відіграє кілька ролей і діє по-різному на різних рослинах.
Кен Ширасу з Riken Center for Sustainable Resource Science провів багато років, вивчаючи імунітет рослин . Ще в 1997 році він продемонстрував, що саліцилова кислота індукує імунну сигналізацію. Коли вони стикаються з патогеном, рослини активують активність саліцилової кислоти, щоб викликати локальну загибель клітин в якості ключового імунної відповіді.
"З тих пір хімічна генетика пройшла довгий шлях, і тому я вирішив повернутися до свого початкового експерименту з моєю командою тут, в RIKEN", - говорить Ширасу. "Ми відновили аналіз, використовуючи систему культивування клітин модельного рослини Arabidopsis".
Оскільки команда Ширасу знала, що саліцилова кислота взаємодіє з білком під назвою NPR1, важливим регулятором генів, пов'язаних з імунітетом, вони використовували ген, що кодує NPR1, як маркер активації саліцилової кислоти у своїй моделі. Дослідники вивчили, чи можуть інші НПЗП підвищувати імунітет рослин при зараженні бактерією, що викликає бактеріальну плямистість. Система культивування клітин дозволила їм швидко досліджувати тисячі хімічних речовин, щоб знайти функціональні імітатори саліцилової кислоти, що викликають імуноопосередковану загибель клітин.
"Більшість випробуваних нами хімічних речовин ініціювали імунну відповідь, подібну до реакції саліцилової кислоти, але ми виявили три НПЗП "оксикамового типу», які замість цього пригнічували передачу сигналів імунітету", — говорить Ширасу. "Це було дуже цікаво".
Коли команда вивчила активність найпотужнішого з трьох, теноксикаму, вони виявили, що теноксикам запобігає накопиченню білка NPR1 в ядрах клітин.
"Ми вважаємо, що теноксикам активує гени, пов'язані з окислювальним стресом, викликаючи окислення і змінюючи окислювально-відновний статус клітин", - говорить Ширасу. "NPR1 регулюється окислювально-відновним статусом, тому це порушення пригнічує шлях саліцилової кислоти в рослині".
"Ці НПЗП є унікальним інструментом для аналізу сигнального шляху саліцилової кислоти та покращення нашого розуміння імунітету рослин", - додає Ширасу.
Потенційне застосування цього відкриття може бути в редагуванні генома. Агробактерії часто використовуються для генетичної трансформації рослин, але деякі культури стійкі до інфекції. НПЗП типу оксикаму можуть забезпечити спосіб відключення імунітету, щоб трансформація могла працювати.
Також читайте: