Kaip fitoplazma paverčia arabidopsis zombiais • Elena Naimark • Mokslo naujienos "Elementai" • Molekulinė biologija, parazitologija, botanika

Kaip fitoplazma paverčia arabidopsis zombiais

Žemyn žemyn – morkų, paveiktų fitoplazmos, viršuje – Netoliese esantis sveikas morkas; Išoriniai ligos simptomai yra akivaizdūs: sumažintas šakniastiebis, pakeista forma ir padidėjęs žaliąsias ūglių skaičius, vadinamas "raganomis". Nuotraukos iš www.forestryimages.org

Fitoplazma yra ląstelinis augalų parazitas, kuris, kaip paaiškėjo, keičia jo savininkų išvaizdą ir specifines savybes jo naudai. Ji paverčia geles į lapus, sukelia skausmingą ūglių augimą, kažkaip padidina augalų patrauklumą vabzdžiams – fitoplazmo vektoriams. Tokiu atveju ligotoji augalas praranda gebėjimą dauginti ir mirti. Fitoplazma gali užkrėsti daugybę augalų. Mokslininkai parodė, kad fitoplazma paveikia genus – vystymosi reguliatorius, konservatyvius tarp žydinčių augalų. Todėl fitoplazmoje yra toks didelis augalų šeimininkų pasirinkimas. Atliekant eksperimentus su skirtingomis arabidopsis linijomis, buvo įmanoma iššifruoti molekulinį mechanizmą, pagal kurį fitoplazmas perprogramuoja augalus jų poreikiams.

Fitoplazma (taip pat žiūrėkite ir Fitoplazmą) yra vidinis ląstelinis parazitas, artimas mycoplasmas, gerai žinomas (nuo blogo pusės) augalams auginti.Dabar žinoma apie penkiasdešimt skirtingų fitoplazmų ir susijusių ligų, tačiau daugelis savybių, biocheminių mechanizmų ir šių parazitų gyvavimo strategijos lieka neaiškios. Mokslininkai iš John Innes centro (John Innes centras, Norvichas, Jungtinė Karalystė) ir iš Wageningeno universiteto (Nyderlandai) sukūrė galvosūkį, susijusį su veiksminga parazitine gelta (žr. Taip pat Aster geltonus). Jie parodė, kokį biocheminį manevravimą parazitas imasi, kad padidintų jo skaičių ir plačiai paplito.

Gelta gali užkrėsti daugybę žolinių augalų ir yra perkelta iš vieno augalo į kitą mažais vabzdžiais, ypač ciklonais, maitinančiais augalų sultį. Pašarinėse ankštuose parazitiniai ląstelės lieka burnos parazito vietose, kurias jie persiunčia į kitą maisto gamyklą. Todėl fitoplazmos uždavinys yra pritraukti kuo daugiau vabzdžių, tuo pačiu metu nepažeisti jų, kitaip jie negalės atlikti savo transporto funkcijos. Jei užtikrinate nepertraukiamą transportavimą, nereikia rūpintis šeimininko augalo išlikimu, nes parazitinės ląstelės bus greitai perkeltos į kitą gyvą augalą.Tai būtent tai daro fitoplazma. Augalo gėlės žalia, blauzdos tampa storesnės, krūminės, dažnai augalas prastai auga ir išlieka nykštukas, dėl ko sėklos paliekamos ir miršta. Augalas praranda savo gyvenimą ir palikuonis, perprogramuojamas be liekanų fitoplazmos priežiūrai.

Aptariamo kūrinio autoriai, gailestingi tokiems augalams, vadino juos zombių augalais. Mokslininkai, žinoma, buvo suinteresuoti ne žodinėmis metaforomis, bet kažkuo svarbesniu: kaip tiksliai veikia fitoplazmos zombių augalai? Kokius mechanizmus ji sukūrė, kad išvengtų priimančiosios gynybos, kad sutrikdytų natūralų vystymosi procesą? Dėl labai sunkaus darbo jie sugebėjo išsiaiškinti.

Kairėje – sveikų gėlių arabidopsis, dešinėje – paveikė fitoplazmą: visi jos žiedlapiai tapo žalios, o gudrybės ir tvarsčiai tapo žalios ir daug pasikeitė. Nuotraukos iš diskusijos straipsnio PLOS biologija

Ankstesniuose tyrimuose tą pačią grupę parodė, kad fitoplazma gamina specialų baltymą SAP54, dėl kurio Arabidopsis žiedlapius apšviečia. Su šiuo baltymu ir skirtingomis arabidopsis linijomis mokslininkai tęsė savo darbą.Jie identifikavo 5 baltymus infekuotu arabidopsis, kuris teoriškai ir praktiškai buvo įrodytas kaip susijęs su SAP54. Visi jie priklausė vienai iš aukštesnio laipsnio vystymosi reguliatorių – MADS genų transkripcijos faktorių. Šių baltymų išraiška buvo arba visiškai nebuvusi, arba buvo labai sumažinta specialiuose tyrimuose. Tuo pačiu metu kiti MADS reguliuotojai išreiškė norą, be pakeitimų. Tai rodo didelę fitoplazmos selektyvumą, tikslų tikslinį pasirinkimą. Tokie transkripcijos veiksniai, kurie turi žalingą poveikį, yra atsakingi už gėlių ir jų organų formavimąsi.

Kaip paaiškėjo, SAP54 veikia netiesiogiai skaldant baltymus. Šis agentas rastas puikus tarpininkas, ubikvitino baltymas. SAP54 sukelia ubikvitiną prisijungti prie pasirinktų transkripcijos veiksnių, tokiu būdu pažymėdamas juos ir pasmerkdamas besąlygišką degradaciją. Jei Arabidopsis išjungia urabiquitiną, tada fitoplazma nesukelia skausmingo žiedlapių ekologiškumo. Kaip veikia fitoplazma? Jo SAP54 veikia RAD23 baltymą, kurio funkcija yra ubikvitino prijungimas prie norimo baltymo.Ir vėl, šiame biocheminiuose ryšiuose atskleidė išskirtinę fitoplazmos specializaciją: ji veikia tik su dviem iš keturių RAD23 izomerų. Eksperimentai su šių baltymų izomerų mutantais parodė, kad tik šie du sukelia žiedlapių ekologiškumą.

Taigi, fitoplazma pasirinko sau specialų tikslą – vystymosi reguliatorius, kurie sudaro generatyvinius augalo organus. Ir šie reguliuotojai turi daug, jei ne visus augalus. Tai reiškia, kad daugelis augalų yra tinkami fitoplazmos šeimininkui. Fitoplazmos požiūriu tai yra labai veiksminga strategija. Be to, eksperimentai su tsikadkami Macrosteles quadrilineatus parodė, kad užkrėstas augalas tikrai pritraukia vabzdžius: jie dažniau užkrėstų augalų renkasi, maitina juos ir kelia palikuonius. Tačiau dar nėra aišku, kas tiksliai pritraukia vabzdžius į užsikrėtusius augalus – gėlių ir ūglių forma ir spalva nesudaro didelio vaidmens.

Staigus eksperimentas su pasirinktų augalų ciklo metu. Iš puodelio, kuris yra griežtai tarp dviejų augalų, išleidžia tsikadoką; cicadas pašaro ir nuleisti kiaušinius, o po 5 dienų galite nustatyti selektyvumą pagal nimfa skaičių kiekviename augale. Fone matomos gėlių puodai kitose pozicijose; tai yra, eksperimento metu pasikeitė ne tik arabidopsis linijų variantai, bet ir augalų padėtis. Žemyn žemyn – Eksperimento rezultatai su laukinio tipo ir su užkrėstu: užkrėstos augalai yra aiškiai patrauklesnės tsikadok. Vaizdai iš diskusijos straipsnio PLOS biologija

Yra keli garsūs pavyzdžiai, parodantys, kaip mikroorganizmai keičia jų savininkų išvaizdą ir elgesį jų naudai. Taigi, apgailėtinos vabzdžių, užkrėstų lanceolate fluke (Dicrocoelium dendriticum), lipkite į žolės mentės galą ir užšaldykite, laukdami kažkokio ne mažiau nelaimingo žolėdžio ir valgyti šią žolę. Ar žiurkės sugauti Toksoplasma gondii, pradeda ieškoti susitikimų su katėmis. Dabar dar vienas pavyzdys, bet skirtingai nuo kitų, yra iššifruotas ir įrodytas molekulinis veiksmų mechanizmas.

Šaltinis: Allyson M. MacLean, Zigmunds Orlovskis, Krissana Kowitwanich, Anna M. Zdziarska, Gerco C. Angenent, Richard G. H. Immink, Saskia A. Hogenhout. Fitoplazma efektorius SAP54 hijacks Augalų dauginimasis degraduojant MADS dėžutės baltymus ir skatina vabzdžių kolonizaciją RAD23 priklausomybėje // PLOS biologija. 2014. V. 12 (4). P. e1001835. Doi: 10.1371 / journal.pbio.1001835.

Elena Naimark


Like this post? Please share to your friends:
Parašykite komentarą

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: