oktober 23, 2021

Nettnord.no

Næringsnett Nord-Troms

Forbannelsen som kan inneholde en kur

Forbannelsen som kan inneholde en kur

Phytoplasma -effektoren SAP05 induserer heksekost ved Arabidopsis. Kreditt: John Innes Center

Zombie -planter, heksekostene og forbannelsen som kan inneholde en kur.

En nylig oppdaget manipulasjonsmekanisme som brukes av parasittiske bakterier for å forsinke aldring av planter, kan tilby nye måter å beskytte matvekster truet av sykdom.

Parasitter manipulerer organismer de lever for å dekke deres behov, noen ganger drastisk. Når de er under en parasitts fortryllelse, gjennomgår noen planter så omfattende endringer at de beskrives som “zombier”. De slutter å reprodusere og fungerer bare som habitat og verter for parasittiske patogener.

Til nå har det vært liten forståelse for hvordan dette skjer på molekylært og mekanistisk nivå.

Forskning fra Hogenhout -gruppen ved John Innes Center og samarbeidspartnere publisert i Celle, har identifisert et manipulasjonsmolekyl produsert av bakterien Phytoplasma for å kapre utviklingen av planter. Når det er inne i en plante, forårsaker dette proteinet viktige vekstregulatorer å bryte ned, noe som utløser unormal vekst.

Fytoplasmabakterier tilhører en gruppe mikrober som er kjent for sin evne til å omprogrammere utviklingen av vertsplantene sine. Denne gruppen av bakterier er ofte ansvarlig for ‘heksekostene’ sett på trær, hvor et for stort antall grener vokser sammen.

Disse buskete utvekstene er et resultat av at planten ble fanget i en vegetativ “zombie” -tilstand, ute av stand til å reprodusere, og dermed utvikle seg til en “evig ung” tilstand.

Fytoplasmabakterier kan også forårsake ødeleggende avlingssykdommer, for eksempel Aster Yellow, og forårsake betydelige avlingstap i korn- og bladavlinger som salat, gulrøtter og frokostblandinger.

Professor Saskia Hogenhout, tilsvarende forfatter av studien, sa: “Fytoplasmer er et spektakulært eksempel på hvordan rekkevidden til gener kan utvides utover organismer for å påvirke omgivelsene.

READ  Boeings neste Starliner Test Flight forsinket etter SpaceX Crew Rotation - Romfart nå

“Funnene våre kaster nytt lys over en molekylær mekanisme bak denne utvidede fenotypen på en måte som kan bidra til å løse et stort problem for matproduksjon. Vi fremhever en lovende strategi for konstruerte planter for å oppnå et langvarig nivå av avlingsresistens mot fytoplasmer ”.

De nye funnene viser hvordan bakterieproteinet kjent som SAP05 manipulerer planter ved å dra fordel av en del av vertens eget molekylære maskineri.

Dette maskineriet, kalt et proteasom, bryter vanligvis ned proteiner som ikke lenger er nødvendige i planteceller. SAP05 kaprer denne prosessen, og forårsaker at planteproteiner som er viktige for å regulere vekst og utvikling, effektivt blir dumpet til et molekylært resirkuleringssenter.

Uten disse proteinene er utviklingen av planten omprogrammert for å favorisere bakterier, noe som utløser veksten av flere skudd og vegetativt vev og stopper aldringen av planten.

Gjennom genetiske og biokjemiske eksperimenter i modellplanten. Arabidopsis thaliana, oppdaget teamet i detalj rollen som SAP05.

Interessant nok binder SAP05 seg direkte til både plantevekstproteiner og proteasomet. Direkte binding er en ny metode for å bryte ned proteiner. Vanligvis er proteiner som nedbrytes av proteasomet merket med et molekyl som heter ubiquitin på forhånd, men dette er ikke tilfelle her.

Planteutviklingsproteinene som SAP05 retter seg mot ligner proteiner som også finnes hos dyr. Teamet var nysgjerrig på å se om SAP05 derfor også påvirker insekter som bærer bakteriene fra en plante til en annen. De fant at strukturen til disse vertsproteinene hos dyr er så forskjellig at de ikke interagerer med SAP05 og derfor ikke påvirker insekter.

READ  Gran Bretaña enviará una araña espacial a la Luna

Denne forskningen tillot imidlertid teamet å identifisere bare to aminosyrer i proteasomenheten som er nødvendig for å samhandle med SAP05. Forskningen deres viste at hvis planteproteiner endres til å ha de to aminosyrene som finnes i insektprotein, bryter ikke SAP05 dem ned lenger, noe som forhindrer unormal vekst av ‘heksekosten’.

Dette funnet gir muligheten til å justere bare disse to aminosyrene i avlinger, for eksempel ved hjelp av genredigeringsteknologier, for å gi langvarig motstand mot fytoplasmer og effektene av SAP05.

Referanse: “Parasittisk modulering av vertsutvikling ved nedbrytning av ubiquitin-uavhengige proteiner” av Weijie Huang, Allyson M. MacLean, Akiko Sugio, Abbas Maqbool, Marco Busscher, Shu-Ting Cho, Sophien Kamoun, Chih-Horng Kuo, Richard GH Immink og Saskia A. Hogenhout, 17. september 2021, Celle.
DOI: 10.1016 / j.cell.2021.08.029