Zdravý chemický koktail - vedecké spektrum
Novinky: Zdravý chemický koktail
Zvieratá a rastliny majú vysoko vyvinutý imunitný systém, ktorý im umožňuje úspešne bojovať proti väčšine útokov patogénnych mikroorganizmov, ako sú vírusy, baktérie a huby. O rastlinách sa už vedelo, že ich bunky dokážu rozpoznať cudzie molekuly uvoľňované patogénmi počas útoku prostredníctvom receptorov na ich povrchu a vo vnútri bunky. Tento mechanizmus imunitného systému má však rozhodujúci význam iba pre zlomok potenciálnych patogénov. Často je spojená s aktiváciou programovanej bunkovej smrti v napadnutých bunkách, takže útočník je zbavený živného média, keď infikované bunky zomrú.
Výskumná skupina vedená Paulom Schulze-Lefertom z Max Planck Institute for Breeding Research teraz hľadá ďalšie, predtým skryté, pokročilé obranné línie rastlín. Kolínski vedci nechali tajíčku rešetliakovú dostať Arabidopsis thaliana s plesňou múčnatkou Blumeria graminis hordei ktorý zvyčajne ovplyvňuje iba trávy a spôsobuje jačmeň vážne škody. Tento druh plesne obyčajne nie je napadnutý. Vedcom sa však podarilo nájsť vzácne mutanty žeruchy obyčajnej, ktoré môžu byť infikované aj múčnatkou.
Vedcom sa podarilo zistiť predtým neznáme proteíny v bunkovej membráne týchto rastlín. Tieto takzvané SNARE proteíny fungujú ako dokovacie miesta (target-SNARE; cieľ, Angličtina: cieľ) pre jedovaté vezikuly, v ktorých membránovom obale sedí vhodný náprotivok (vezikula-SNARE). Mutanti zjavne majú defekt v géne pre tieto cieľové proteíny SNARE. Výsledkom je, že vezikuly už nie sú schopné fúzovať s bunkovou membránou a špecificky uvoľňovať svoje toxické zaťaženie. Výsledkom je, že napadnutá huba môže nerušene pokračovať v útoku cez bunkovú stenu.
Princíp transportu vezikúl riadený proteínmi SNARE je už známy zo signálnych procesov u ľudí a zvierat, pri ktorých sa vezikuly spájajú s rôznymi membránami. Podľa tohto princípu sa látky prenášajúce nervové zakončenie uvoľňujú presne na miesto určenia.
Je zaujímavé, že kolínski vedci dokázali tieto proteíny SNARE detekovať v jačmeni aj v žeruchy. Toto objasnilo, že tento obranný mechanizmus musí byť evolučne veľmi starý systém, pretože tieto dva druhy sa oddelili asi pred 200 miliónmi rokov. Vedci majú podozrenie, že imunitný systém rastlín dosahuje úroveň účinnosti iba prostredníctvom interakcie medzi touto novoobjavenou, všeobecne účinnou „prvou líniou obrany“ a následným vysoko špecifickým receptorovým systémom, aby sa zabránilo pokusom o zlyhanie väčšiny škodlivých húb.
Útok húb, ktoré sa často snažia preniknúť do rastlinnej bunky pomocou enzýmov degradujúcich bunkovú stenu, napadnutá bunka rýchlo zaregistruje: Potom sa vo veľmi krátkom čase vo vnútri vytvoria špecializované transportné kontajnery, ktoré sú nabité chemickým jedovým kokteilom. S pomocou proteínov SNARE je zabalený jedovatý náklad presne nasmerovaný na bunkovú stenu, do miesta vstupu huby, a odtiaľ vytečený von. Rastlinná bunka prežije útok bez ujmy, zatiaľ čo útočník zvyčajne neprežije záplavu chemických bojových látok.
Pri porovnaní vedci zistili, že aminokyselinové sekvencie cieľových proteínov SNARE z jačmeňa a skorocelu lesného sú veľmi podobné. Naproti tomu je obrana jačmeňa proti plesniam múčnatkam sprostredkovaným vezikulami výrazne znížená. Pravdepodobne múčnatka v jačmeni našla spôsoby, ako potlačiť transport vezikúl alebo zneškodniť toxický náklad.
Ďalej chcú molekulárni genetici preskúmať, ktoré zložky kostry bunky slúžia ako posuvné lišty pre smerovaný transport vezikúl. Tiež predpokladajú, že rastlinné bunky majú v plazmatickej membráne snímače mechanického stresu, ktoré v prípade útoku spúšťajú syntézu a transport obranných vezikúl.
Nakoniec je potrebné objasniť presné chemické zloženie jedového kokteilu. Je zaujímavé, že sa zdá, že sa jeho zloženie líši od druhu rastliny k druhu rastliny. Na základe rovnakého základného vzoru, t. J. Riadeného transportu vezikúl, by sa dala vyrobiť obrovská škála chemických zbraní. Preto je pravdepodobné, že rastliny v boji proti patogénom vyprodukovali množstvo chemických bojových látok.
Spoločnosť Max Planck Society (MPG) je inštitúcia pre základný výskum financovaná predovšetkým federálnymi a štátnymi vládami. Prevádzkuje okolo osemdesiat inštitútov Maxa Plancka.