Способность корней растений безошибочно распознавать опасных паразитов и дружественных симбионтов долгое время оставалась неразрешимой загадкой для науки. Биологи из Орхусского университета раскрыли этот природный механизм, доказав, что растительные клетки используют белковую «рулетку» для точного измерения молекул грибка. Результаты исследования опубликованы в журнале Science.
Клеточные стенки грибов состоят из хитина — прочных цепочек из молекул сахара. При нападении агрессивного паразита в почву попадают длинные фрагменты хитина, сигнализирующие о смертельной угрозе. Короткие обрывки, напротив, характерны для полезных микроорганизмов, которые снабжают корни необходимыми питательными элементами. Клеточная мембрана корня имеет особый рецептор CHIP13. Исследователи выявили у него уникальную структуру, получившую название «мостиковый домен», которая захватывает молекулу сразу в нескольких точках. Если цепочка хитина достаточно длинна, чтобы надежно перекинуться через этот белковый мост, рецептор крепко ее удерживает и фиксирует опасность. Короткие же фрагменты просто соскальзывают, не вызывая ложного срабатывания.
Для запуска полноценной защиты растению требуется второй рецептор — CERK6. Ученые установили, что защитный комплекс формируется только при их совместном участии с четким разделением труда. Первый белок выступает в роли сенсора, а второй отвечает за передачу сигнала внутри клетки.
«CHIP13 физически объединяется с белком CERK6, после чего только последний способен подать сигнал тревоги для всего организма. У каждого рецептора своя узкая специализация, и без их совместной работы иммунный ответ просто не запустится», — пояснила доцент Кира Гисель.
Расшифрованный механизм позволяет биоинженерам конструировать искусственные рецепторы, обученные распознавать совершенно новые типы патогенов в почве. Внедрение культур с улучшенным иммунитетом поможет значительно снизить их зависимость от фунгицидов. Это не только сэкономит средства фермеров, но и сохранит плодородный слой земли от токсичного воздействия химикатов.
Ранее ученые выяснили, что клетки растений работают как компьютеры, чтобы пережить дефицит железа.