Здравословен химически коктейл - научен спектър
Новини: Здравословен химически коктейл
Животните и растенията имат силно развита имунна система, която им позволява успешно да се борят с повечето атаки от патогенни микроорганизми като вируси, бактерии и гъбички. По-рано беше известно за растенията, че техните клетки могат да разпознават чуждите молекули, освободени от патогени по време на атака чрез рецептори на тяхната повърхност и вътре в клетката. Този механизъм на имунната система обаче е от решаващо значение за част от потенциалните патогени. Често се свързва с активирането на програмирана клетъчна смърт в атакуваните клетки, така че нападателят се лишава от хранителната среда, когато заразените клетки умрат.
Изследователска група, ръководена от Пол Шулце-Леферт от Института за развъждане на Макс Планк, сега търси допълнителни, предварително скрити, усъвършенствани защитни линии в растенията. Изследователите от Кьолн са имали креса от тал Arabidopsis thaliana с гъбата на брашнестата мана Blumeria graminis hordei което обикновено засяга само тревите и причинява сериозни щети на ечемика. Кресът тал обикновено не се атакува от този вид брашнеста мана. Учените обаче успяха да намерят редки мутанти на талановия кресон, които също могат да бъдат заразени от брашнеста мана.
Учените са успели да открият неизвестни досега протеини в клетъчната мембрана на тези растения. Тези така наречени SNARE протеини действат като докинг места (target-SNARE; цел, Англ.: Мишена) за натоварени с отрова везикули, в чиято мембранна обвивка седи подходящ аналог (везикула-SNARE). Очевидно мутантите имат дефект в гена за тези целеви SNARE протеини. В резултат на това везикулите вече не са в състояние да се слеят с клетъчната мембрана и по-специално освобождават токсичния си товар. Резултатът е, че нахлуващата гъба може да продължи безпрепятствено атаката си през клетъчната стена.
Принципът на транспорт на везикули, контролиран от протеини SNARE, вече е известен от сигналните процеси при хора и животни, при които везикулите се сливат с различни мембрани. Съгласно този принцип, пратените вещества в нервните окончания се освобождават точно до местоназначението си.
Интересното е, че учените от Кьолн успяха да открият тези SNARE протеини както в ечемика, така и в креса на тала. Това даде да се разбере, че този защитен механизъм трябва да е еволюционно много стара система, тъй като двата вида се разделят преди около 200 милиона години. Учените подозират, че имунната система на растенията достига нивото на ефективност само чрез взаимодействието между тази новооткрита, широко ефективна "първа линия на защита" и надолу по веригата, силно специфична рецепторна система, за да се предотврати провала на опитите за заразяване на най-вредните гъби.
Атаката на гъбички, които често се опитват да проникнат в растителна клетка с помощта на ензими, разграждащи клетъчната стена, бързо се регистрира от атакуваната клетка: След това в рамките на много кратко време вътре се образуват специализирани транспортни контейнери, които се зареждат с химически коктейл от отрова. С помощта на протеините SNARE опакованият отровен товар се насочва точно към клетъчната стена, до точката на навлизане на гъбичките и се изхвърля там навън. Растителната клетка преживява атаката невредима, докато нападателят обикновено не преживява потопа от химически бойни агенти.
За сравнение изследователите установяват, че аминокиселинните последователности на целевите SNARE протеини от ечемик и тален крес са много сходни. За разлика от това, защитата на ечемика срещу гъбички от брашнеста мана, медиирана от везикулите, е значително намалена. Предполага се, че брашнестата мана в ечемика е намерила начини или да потисне транспортирането на везикули, или да обезвреди отровния товар.
След това молекулярните генетици искат да проучат кои компоненти на клетъчния скелет служат като плъзгащи се релси за насочения транспорт на везикулите. Те също така приемат, че растителните клетки имат сензори за механичен стрес в плазмената си мембрана, които задействат синтеза и транспорта на защитни везикули в случай на атака.
И накрая, трябва да се изясни точният химичен състав на отровния коктейл. Интересното е, че неговият състав изглежда се различава от различните видове растения. Огромно разнообразие от химически оръжия може да бъде създадено въз основа на същия основен модел, т.е. насочен транспорт на везикули. Следователно растенията вероятно са произвели изобилие от химически бойни агенти в борбата си срещу патогените.
Обществото на Макс Планк (MPG) е институция за основни изследвания, финансирана главно от федералното и щатското правителство. Той работи около осемдесет института на Макс Планк.