Forbindelse af virussensing med genekspression, et planteimmunsystem kurs-retter

Plantens immunsystem, som mennesker og dyr, står over for en vanskelig balancegang:de skal reagere mod stadigt udviklende patogener, men de må ikke overdrive det. Immunresponser kræver energi og ressourcer og involverer ofte, at planter dræber deres egne inficerede celler for at forhindre patogenerne i at sprede sig.

Forskere ved Durham University i Storbritannien har identificeret et afgørende led i processen med, hvordan planter regulerer deres antivirale reaktioner. Forskningen er offentliggjort i 2. marts-udgaven af Journal of Biological Chemistry .

Martin Canns laboratorium i Durham, i samarbejde med laboratorierne fra Aska Goverse ved Wageningen University og Frank Takken ved University of Amsterdam, undersøgte et receptorprotein kaldet Rx1, som findes i kartoffelplanter og registrerer infektion med en virus kaldet kartoffelvirus X.

Binding til et protein fra virussen aktiverer Rx1 og starter en kæde af begivenheder, der resulterer i, at planten får et immunrespons. Men den nøjagtige rækkefølge af cellulære begivenheder - og hvordan Rx1-aktivering blev omsat til handling af resten af ​​cellen - var ukendt.

"Vores undersøgelse afslørede en spændende, og uventet, sammenhæng mellem patogenangreb og plante-DNA, " sagde Cann.

Specifikt, undersøgelsen viste, at Rx1 går sammen med et protein kaldet Glk1. Glk1 er en transkriptionsfaktor, hvilket betyder, at det binder til specifikke regioner af DNA og aktiverer gener involveret i celledød og andre planters immunresponser. Holdet fandt ud af, at når Glk1 bandt til virusaktiveret Rx1, det var i stand til at tænde for de passende forsvarsgener.

Interessant nok, når det virale protein var fraværende, Rx1 så ud til at have den modsatte effekt - faktisk forhindrer Glk1 i at binde til DNA. På denne måde det forhindrede et uhensigtsmæssigt immunrespons.

"(T) immunresponset involverer omprogrammering af hele cellen og også ofte hele planten, " sagde Cann. "(En) vigtig del af denne reguleringsproces er ikke kun at tillade aktivering, men også at sikre, at hele systemet er slukket i fravær af infektion."

Da over en tredjedel af den årlige potentielle globale høst af afgrøder går tabt til patogener og skadedyr, forædling af planter med bedre immunforsvar er en vigtig udfordring. At forstå, hvordan dette immunsystem reguleres på det passende aktivitetsniveau, giver forskerne flere ideer om punkter i immunsignalvejen, der kunne målrettes mod at øge plantens basislinjeevne til at modstå sygdom.

"For at øge (afgrøde) udbytte, der er et presserende behov for nye sorter, der er modstandsdygtige over for disse belastninger, " sagde Cann. "En mekanistisk forståelse af, hvordan planter modstår eller overvinder patogenangreb er afgørende for at udvikle nye strategier til afgrødebeskyttelse."