_ Cercetătorii descoperă cauza creșterii inițiale în răspunsul imun atunci când agenții patogeni atacă plantele

Când agenții patogeni atacă plantele, celulele plantei reacţionează aproape imediat. Celulele plantei încep să producă diferite tipuri de molecule mici numite mesageri secundari. Acești mesageri călătoresc prin membrana celulară pentru a începe procesul de activare a sistemului imunitar. Aceste căi moleculare de bază sunt aceleași indiferent dacă sunteți o plantă sau un animal, sau chiar un om.

O moleculă mică numită acid fosfatidic sau PA este prima moleculă care activează sistemul imunitar. Aproape imediat după atac, PA crește și apoi cade la fel de repede. Multă vreme, cercetătorii nu au știut ce a cauzat această explozie de PA.

Acum, cercetătorii de la Universitatea din Michigan au descoperit că o enzimă minusculă, o lipide kinază numită DGK5, este de vină. Studiul lor este publicat în revista Cell.

„Emomentul acestui studiu este că nu numai că completează golul și identifică enzima care conduce producția de PA, ci și că am descoperit două comutatoare care controlați când producția de PA este pornită și când este oprită”, a spus autorul principal Libo Shan, profesor UM de biologie moleculară, celulară și de dezvoltare.

„Deoarece PA este un al doilea mesager crucial în diverse boli umane, înțelegerea reglementării complexe a producției sale este considerată a fi esențială în menținerea homeostaziei celulare și combaterea bolilor.”

Cercetătorii au descoperit că două enzime diferite, numite protein kinaze, interacționează cu DGK5 pentru a începe și scădea răspunsul imun, respectiv. Prima enzimă se leagă de DGK5 și provoacă izbucnirea PA. A doua enzimă suprimă apoi producția de PA.

În urmă cu aproape 30 de ani, cercetătorii au observat pentru prima dată producția rapidă de PA după o invazie a unui agent patogen. Dar mecanismele care stau la baza nu au fost înțelese, spune Shan, care Shan se concentrează asupra modului în care receptorii imuni de pe suprafața celulelor percep moleculele de infecție cu patogeni și apoi asupra modului în care aceste informații sunt transmise către restul celulei.

În În 2012, ea a ținut o discuție despre o mică protein kinază care a fost o legătură între receptorii imuni de pe suprafața celulei și răspunsurile celulare. Ea a luat legătura cu un membru al audienței, Teun Munnik, profesor la Universitatea din Amsterdam, care studia în mod similar producția rapidă de PA. El a bănuit că una dintre genele pe care Shan le-a evidențiat în discursul ei, extrasă din protein kinaza pe care o studia, ar putea codifica enzima care conduce la creșterea PA.

Pentru a studia calea, laboratorul lui Shan folosește Arabidopsis, o plantă mică din familia muștarului. Aceste plante se autopolenizează, ceea ce înseamnă că fiecare dintre cele 10.000 până la 30.000 de semințe conține replici genetice exacte ale plantei părinte. În acest fel, cercetătorii pot privi mutanții plantei pentru a studia diferite căi moleculare.

Munnik a folosit o colecție de linii mutante de Arabidopsis pentru a detecta susceptibilitatea la boli și pentru a se concentra pe DGK5. În același timp, folosind o abordare genetică moleculară și biochimică, laboratorul lui Shan a identificat DGK5 ca principalul motor al producției de PA.

Apoi, cercetătorii au creat mutanți de Arabidopsis cu enzima DGK5 dezactivată sau redus la tăcere. Ei au folosit acești mutanți pentru a descoperi modul în care DGK5 a fost reglementat de proteine ​​kinazele din amonte și au condus de fapt producția de PA, ajutând planta să lupte împotriva agentului patogen atacator.

Lucrările echipei au adus lumină și asupra rolului PA cu un alt tip de moleculă numită specii reactive de oxigen. SRO este esențial pentru procesele biologice, dar supraproducția poate duce la stres oxidativ - lucru împotriva căruia alimentele antioxidante ar trebui să lupte. Cu toate acestea, în timpul răspunsului imun al plantelor, ROS este esențial: este considerat un prim strat de apărare împotriva agenților patogeni datorită rolurilor sale de semnalizare, precum și uciderea directă a agenților patogeni, spun cercetătorii.

Echipa a descoperit că PA reglementează, de asemenea, ROS prin legarea și stabilizarea enzimei care produce ROS.

„Descoperirile noastre aruncă lumină asupra modului în care acest proces modulează semnalizarea speciilor reactive de oxigen, orchestrând două ramuri cheie ale imunității plantelor”, a spus Shan. „Este o călătorie remarcabilă în complexitățile moleculare ale mecanismelor imunitare ale plantelor.”

Shan spune că lucrarea deschide cercetări viitoare pentru a explora lipidele implicate în procesul de releu de semnalizare imun și de imunoreglare, precum și modul în care sunt implicate lipidele. în alte procese de stres ambiental.

(Fluierul)