Растения, обладающие уникальной иммунной системой, иногда запускают «аутоиммунные реакции», ошибочно идентифицируя собственные белковые структуры как патогены. В частности, «гибридный некроз» — явление, при котором потомство растений не растёт здоровым и погибает после скрещивания разных сортов, — долгое время был сложной проблемой для ботаников и исследователей в области сельского хозяйства.
В ответ на это международная исследовательская группа успешно выяснила механизм, вызывающий аутоиммунные реакции у растений, и предложила новую стратегию улучшения сортов, которая может предсказывать и избегать этих реакций.
Исследование профессора Джи-Джун Сонга
Исследовательская группа профессора Джи-Джун Сонга из KAIST в сотрудничестве с командами из Национального университета Сингапура (NUS) и Оксфордского университета выяснила структуру и функцию белкового комплекса DM3, который вызывает аутоиммунные реакции у растений, используя технологию криоэлектронной микроскопии (Cryo-EM). Исследование [опубликовано](https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S1097276525005490) в журнале Molecular Cell.
Это исследование привлекает внимание, поскольку выявляет дефекты в структуре белка как причину гибридного некроза, который возникает из-за аномальной реакции иммунных рецепторов во время скрещивания растительных гибридов.
Белок DM3 и его варианты
Белок DM3 — это фермент, участвующий в иммунном ответе растений. Проблемы возникают, когда структура белка DM3 повреждена в определённой комбинации белков, называемой «ОПАСНОЙ СМЕСЬ (DM)».
Один вариант DM3, DM3Col-0, образует стабильный комплекс с шестью белками и распознаётся как нормальный, не вызывая иммунного ответа. В отличие от него, другой вариант, DM3Hh-0, имеет неправильное связывание между своими шестью белками, заставляя растение распознавать его как аномальное состояние и запускать иммунную тревогу, приводящую к аутоиммунитету.
Исследовательская группа визуализировала эту структуру с помощью криоэлектронной микроскопии (Cryo-EM) и показала, что способность вызывать иммунный ответ обусловлена не ферментативной функцией белка DM3, а «различиями в аффинности связывания белков».
Это демонстрирует, что растения могут инициировать иммунный ответ, распознавая не только внешние патогены, но и внутренние белковые структуры, когда они подвергаются аномальным изменениям, рассматривая их как патогены.
Понимание генетической несовместимости
Исследование показывает, как чувствительно меняется иммунная система растений и запускает аутоиммунные реакции, когда гены смешиваются, а структуры белков изменяются во время скрещивания разных сортов растений. Это значительно продвинуло понимание генетической несовместимости, которая может возникать во время естественного скрещивания и процессов улучшения сортов.
Доктор Гиджонг Ким, соавтор исследования, заявил: «Благодаря международному научному сотрудничеству мы представили новый взгляд на понимание иммунной системы растений, используя феномен аутоиммунитета, и завершили высококачественное исследование, охватывающее структурную биохимию, генетику и клеточные биологические эксперименты».
Профессор Сонг из Департамента биологических наук KAIST, возглавлявший исследование, сказал: «Тот факт, что иммунная система может обнаруживать не только внешние патогены, но и структурные аномалии в собственных белках, установит новый стандарт для биотехнологии растений и стратегий селекции сельскохозяйственных культур. Структурный анализ на основе криоэлектронной микроскопии станет важным инструментом для понимания сути взаимодействий генов».
Предоставлено [Корейским передовым институтом науки и технологий (KAIST)](http://www.kaist.edu/)
Другие новости по теме
- План отстрела 450 000 сов под угрозой
- Мухи предпочитают прохладу: исследование раскрывает эволюционные сдвиги в предпочтениях температуры у личинок дрозофил
- Исследователи используют искусственный интеллект для изучения времени пения лесных птиц
- Как искусственный интеллект может улучшить раннее обнаружение новых вирусов
- Почему этим летом светлячков так много повсюду
- Французская петиция против возвращения пестицида, убивающего пчёл, собрала более миллиона подписей
- Учёные обнаружили скрытые костные структуры в коже австралийских варанов
- «Чудо»-находка: впервые сняты живые кадры загадочного антарктического кальмара
- Почему в Великобритании в 2025 году наблюдается рост численности бабочек
- Астрономы обнаружили загадочный объект во внешней Солнечной системе