Растенията използват молекулярен „шивашки метър", за да различават приятели от врагове, показва изследване

/КРОСС/ Учени от Дания са установили, че растенията използват молекулярен „шивашки метър", за да за да различават приятелите от враговете си, пише сп. „Сайънс".

Растенията са в постоянен контакт с гъби в почвата. Някои от тях причиняват болести, докато други създават полезни партньорства, които помагат на растенията да си набавят хранителни вещества. 

За да оцелеят, растенията трябва да правят разлика между приятелите и враговете си, но механизмът, чрез който те разчитат химичните сигнали, отделяни от гъбите, досега не беше добре изяснен. 

Сега изследователи от Университета на Орхус и Копенхагенския университета са открили как растителен рецептор разпознава дълги вериги от хитин - сигнал, свързан с гъбична атака. 

Хитинът, който представлява верига от повтарящи се захарни молекули, е основният градивен елемент на клетъчните стени на гъбите. Когато те растат или се разграждат, фрагменти от хитинови вериги с различна дължина попадат в почвата, а растенията ги засичат, за да следят микроорганизмите около себе си.

Дългите фрагменти от хитин обикновено се свързват с гъбична атака и предизвикват силни имунни реакции у растенията. Не всички гъби обаче са вредни. По-късите фрагменти от хитин, от друга страна, се свързват с полезни партньорства, включително взаимодействия със симбиотични гъби, които обменят жизненоважни хранителни вещества със своите гостоприемници. Досега оставаше неизвестно как растенията успяват да разграничават тези сигнали.

Търсейки отговор на въпроса, екипът е съчетал структурна биология, която разкрива триизмерната форма на протеините, с биохимия и експерименти върху живи растения, за да изследва рецепторите, които разпознават хитина на повърхността на клетките на растителните корени.

Изследователите са установили, че клетъчната мембрана на корена разполага със специален рецептор, наречен CHIP13. В него те са открили уникална структура - „протеинов мост", която улавя молекулата едновременно в няколко точки. Ако веригата от хитин е достатъчно дълга, за да преминава надеждно през този протеинов мост, рецепторът я задържа здраво и регистрира опасността. Късите фрагменти обаче просто се изплъзват, без да предизвикват фалшива тревога.

„Основният въпрос беше как растенията различават дългите хитинови вериги от късите. Разбрахме, че CHIP13, и по-конкретно неговият протеинов мост, работи като „шивашки метър". Това позволява на растението да разпознава сигнали, свързани с потенциална гъбична атака, и да не ги обърква със сигнали от потенциално полезни микроби", казва Кира Гисел, ръководител на изследването. 

За да се задейства пълноценната защита, растението се нуждае от втори рецептор, наречен CERK6. Учените са установили, че защитният комплекс се формира само при съвместното участие на двата рецептора с ясно разпределение на задачите. Първият протеин играе ролята на сензор, а вторият отговаря за предаването на сигнала вътре в клетката.

Разкритият механизъм може да позволи на биоинженерите да конструират изкуствени рецептори, обучени да разпознават напълно нови видове патогени в почвата. Въвеждането на култури с подобрен имунитет ще помогне значително да се намали тяхната зависимост от фунгициди. Това не само ще спести средства на земеделците, но и ще предпази плодородния слой на почвата от токсичното въздействие на химикалите.