Kiderült, a növények hogyan érzékelik a külvilágot

A növényeknek se szemük, se fülük nincs, azonban mégis képesek a környezeti hatásokra és veszélyekre – kiemelten a kórokra – reagálni. Mindezt több száz membránfehérje segítségével érik el, amelyekkel képesek a mikrobák és az őket ért hatások észlelésére.

Eddig viszont ezeknek az érzékelő fehérjéknek csak egy kis részét vizsgálták meg és hiányos ismereteink vannak arról is, hogy ezek a fehérjék hogyan alkotnak komplexeket egymással. Most viszont az Alabama Egyetem tudósai vezette nemzeti együttműködés keretében feltérképeztek 200 ilyen fehérje által létrehozott hálózatot. A térkép megmutatja, hogy vannak olyan fehérjék, amelyek központi szerepet játszanak és meglétük létfontosságú a hálózat épségében.

“Ez egy úttörő munka az ezen fehérjék között fellépő interakciók első rétegének azonosításában,” mondta Shahid Mukhtar, a kutatócsapat egyik tagja. “Ezeknek a kölcsönhatásoknak az ismerete ahhoz vezethet, hogy növelni tudjuk a növények ellenállását a kórokozókkal vagy más stresszforrásokkal szemben, mint a meleg, az áradások, a sótartalom és a hideg sokk. Ez a tanulmány utat nyit a a tudományos közösség jövőbeli kutatásai előtt.”

Az új, részletes interakciókat leíró térkép az egyik legfontosabb érzékelő fehérje típusra fókuszált, az úgynevezett leucinban gazdag ismétlő receptor kinázokra – vagy LRR-receptor kinázokra -, amelyek felépítésükben hasonlóak az emberi immunrendszerben is fontos szerepet játszó TLR-receptorokhoz.

Az LRR-receptor kinázok mind a növényeknél, mind pedig az állatoknál megtalálhatóak és a környezet érzékelésében van fontos szerepük. A növényeknél ezeknek a vegyületeknek van egy olyan része, ami a sejten kívülre nyúlik és ezzel képes érzékelni a kémiai jeleket – mint a növekedési hormonok által vagy a kórokozók fehérjéi által keltetteket. Miután a kináz érzékelte ezeket a jeleket a sejten belül reagál a jelekkel a kináz sejtben lévő részének segítségével.

A modellnövényként használt Arabidopsis thaliana (lúdfű) több mint 600 különböző receptor kinázzal rendelkezik – ami 50-szer annyi, mint amennyi az emberben található. Ezek a fehérjék kritikus szerepet játszanak a növény növekedésében, fejlődésében és immunválaszaiban is. Azonban eddig csak néhány funkcióját ismertük és alig lehetett valamit tudni arról, hogy ezek a receptorok milyen kapcsolatban vannak egymással és hogyan kezelik a gyakran ellentmondásos jeleket.

A tanulmányban a kutatócsapat párokban vizsgálta a receptorok sejten kívüli részei közötti kölcsönhatást – több mint 400 sejten kívüli részt vizsgálva, ami összesen több mint 40 000 tesztet jelentett. A pozitív kölcsönhatásokból ezután egy térképet állítottak össze, amelyből kiderül, hogy a receptor kinázok milyen kapcsolatban vannak.

Az interakciós térképen ezután különböző algoritmusokat használtak, melyek segítségével hipotéziseket állítottak fel, amelyekről azután a laborban is meggyőződtek. A kutatók arra is rájöttek, hogy a sok kapcsolattal rendelkező kinázok nagyrészt egymással is szoros kapcsolatot ápolnak, ezzel arra utalva, hogy fontos szerepet játszanak a receptorkomplexek létrejöttében és megmutatja ezeknek a sejten kívüli részek közötti kapcsolatok biológiai jelentőségét is.

A tanulmány két nagy meglepetést is tartogat; az egyik az, hogy a kis sejten kívüli résszel rendelkező LRR-receptor kinázok több másik kinázzal léptek kölcsönhatásba, mint a nagy sejten kívüli résszel rendelkezők. Ez arra utal, hogy a kis receptor kinázok azért alakultak ki, hogy a többi receptor működését koordinálják. A másik pedig az, hogy a kutatók rengeteg eddig ismeretlen LRR-receptor kinázt azonosítottak, melyek kritikus szerepet játszanak a hálózat épségében.

A legfontosabb az APEX névre elkeresztelt volt, melynek hiánya az előrejelzések szerint szinte az egész hálózatban problémákat okozna. Ezt a kutatók a laborban is igazolták, azzal, hogy az APEX mellett más olyan LRR-receptor kinázt is eltávolítottak a hálózatból, amely problémákat okozott a növény növekedésében és immunválaszaiban is, még úgy is, hogy az immunválaszokat irányító receptor kinázok messze helyezkednek el az APEX-től a hálózatban.

Ez az új tudás lehetővé teheti a kutatók számára, hogy azonosítsák azokat a receptor kinázokat, amelyeknek a termesztett növények stresszre adott válaszában van szerepe és a módosításukkal nőhet ezeknek a növényeknek a környezeti hatásokkal szembeni ellenállása – mint amilyenek például a globális felmelegedés hatásai .

Forrás: nature.com

Szerkesztő: arsratio

Oszd meg

Hozzászólás küldése

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöljük.