Результаты работы, представленные в журнале Cell, могут помочь укрепить иммунную систему сельскохозяйственных культур. Об этом сообщает пресс-служба Университета Дьюка (США).
Посевные культуры и другие растения часто подвергаются атаке со стороны бактерий, вирусов и иных патогенов. В отличие от животных, у растений нет специализированных иммунных клеток, которые могут доставляться через кровоток к месту заражения. Поэтому каждая клетка растения должна быть в состоянии защитить себя, быстро переключаясь в «боевой режим».
Когда растения подвергаются атаке, они переключают свои приоритеты с роста на защиту, поэтому клетки начинают синтезировать новые белки и подавлять производство других. Затем, как отмечают ученые, в течение двух-трех часов все возвращается в норму.
Десятки тысяч белков, образующихся в клетках, выполняют множество функций: катализируют реакции, служат химическими посредниками, распознают чужеродные вещества, перемещают материалы внутрь и наружу. Чтобы построить определенный белок, генетические инструкции в ДНК, упакованной внутри ядра клетки, транскрибируются в молекулу-мессенджер – мРНК. Затем эта нить мРНК направляется в цитоплазму, где рибосома «считывает» сообщение и переводит его в белок.
Ранее команда обнаружила, что при заражении растения одни молекулы мРНК транслируются в белки быстрее, чем другие. Оказалось, что у этих молекул мРНК – общая область на переднем конце цепи РНК с повторяющимися буквами в ее генетическом коде, где нуклеотидные основания аденин и гуанин повторяются снова и снова.
В новом же исследовании ученые показывают, как эта область взаимодействует с другими структурами внутри клетки, чтобы активировать производство белка в условиях надвигающейся угрозы.
Когда растения обнаруживают атаку патогена, молекулярные указатели, которые сигнализируют об обычной отправной точке для рибосом, чтобы прочитать мРНК, отключаются. И это мешает клетке производить свои типичные белки «мирного времени».
Вместо этого рибосомы обходят обычную начальную точку трансляции, используя для стыковки область повторяющихся аденина и гуанина внутри молекулы РНК, и вместо этого начинают «читать» оттуда.
При этом, чем больше сил растение бросает на защиту от инфекции, тем меньше ресурсов остается для фотосинтеза и других жизненных дел. Производство слишком большого количества защитных белков может привести к побочному эффекту: растения с чрезмерно активной иммунной системой страдают от задержки роста. Понимая, как растения соблюдают этот баланс, ученые надеются найти новые способы создания устойчивых к болезням культур без ущерба для урожайности.
Команда провела большую часть своих экспериментов на растении под названием резуховидка Таля (Arabidopsis thaliana). Но подобные последовательности мРНК были обнаружены и у других организмов, включая плодовых мушек, мышей и людей, поэтому они могут играть более широкую роль в контроле синтеза белка как у растений, так и у животных.
Татьяна Матвеева
Фото: GUOYONG XU, DUKE UNIVERSITY
