Исследователи, работающие с профессором Шуайбом Устюном из Рурского университета в Бохуме (Германия), описывают эту ранее неизвестную стратегию растительного патогена Pseudomonas syringae в статье, опубликованной в журнале Science Advances.
Для самозащиты растениям необходимо быстро вырабатывать белки, которые обнаруживают и нейтрализуют проникающие микробы. Исследовательская группа обнаружила, что бактерия Pseudomonas syringae нарушает этот процесс, вызывая образование P-телец (Processing bodies, P-bodies) — небольших капелькообразных структур в клетке, которые хранят и регулируют молекулы РНК.
«При образовании этих капель многие РНК практически выводятся из оборота. Это означает, что растение больше не может производить белки, которые ему крайне необходимы для самозащиты», — объясняет Мануэль Гонсалес-Фуэнте, первый и один из авторов исследования. Бактерия достигает этого с помощью двух специализированных белков, известных как эффекторы, которые совместно реорганизуют клетку-хозяина. Это приводит к значительному снижению производства белка, тем самым ослабляя иммунный ответ растения.
Помимо этого непосредственного эффекта, исследование также затрагивало более глубокий уровень манипуляции. Во-первых, бактерии подавляют центральную клеточную стрессовую реакцию, связанную с эндоплазматическим ретикулумом, важным центром производства и контроля качества белков. Только тогда P-тельца могут эффективно формироваться.
«Это показывает, что патогены действуют очень скоординированно. Они перепрограммируют фундаментальные процессы в клетке, чтобы взять ситуацию под контроль, вместо того чтобы просто блокировать один сигнальный путь», — говорит Устюн, последний автор исследования.
Исследователи также заметили, что аутофагия, посредством которой клетки расщепляют и перерабатывают ненужные компоненты, участвует в регуляции P-телец. Это добавляет еще один аспект: бактерии влияют не только на производство белков, но и на механизмы, с помощью которых клетки поддерживают свое внутреннее равновесие.
P-тельца и подобные структуры обнаруживаются во многих организмах, включая человека. Таким образом, результаты исследования могут иметь значение далеко за пределами области биологии растений и дать представление о том, как патогены манипулируют клетками-хозяевами в целом. «Это открытие дает новое понимание биологии инфекций, — говорит Гонсалес-Фуэнте. — Оно указывает на то, что контроль этих клеточных капель может иметь решающее значение для повышения устойчивости».
«Наша работа показывает, в какой степени патогены могут влиять на фундаментальные функции клеток, — говорит Устюн. — В то же время она демонстрирует нам способы, с помощью которых мы можем избирательно управлять этими процессами».
Понимание того, как патогены снижают синтез белка, может помочь в разработке растений, лучше защищенных от болезней. Если удастся предотвратить захват бактериями P-телец, защитные механизмы растений смогут оставаться активными тогда, когда они наиболее необходимы.
Источник: Ruhr University Bochum.
