Ученые Калифорнийского университета в Риверсайде обнаружили скрытное молекулярное оружие, которое растения используют для атаки на клетки вторгшейся серой плесени.
Если вы когда-нибудь видели в холодильнике нечеткий кусочек фрукта, значит, вы видели серую плесень. Это агрессивный гриб, поражающий более 1400 различных видов растений: почти все фрукты, овощи и многие цветы. Это второй по вредоносности грибок для продовольственных культур в мире, вызывающий ежегодные потери урожая на миллиарды долларов.
Новая статья в журнале Cell Host & Microbe описывает, как растения посылают крошечные, на первый взгляд безобидные липидные «пузыри», наполненные РНК, через вражеские линии в клетки агрессивной плесени. Оказавшись внутри, различные типы РНК выходят наружу, чтобы подавить всасывающие их инфекционные клетки.
«Растения не просто сидят и ничего не делают. Они пытаются защитить себя от плесени, и теперь мы лучше понимаем, как они это делают», — сказал Хайлин Джин, профессор кафедры микробиологии и патологии растений UCR и ведущий автор новой статьи.
Ранее команда Джина обнаружила, что растения используют пузырьки, называемые внеклеточными везикулами, для отправки небольших молекул РНК, способных подавлять гены, которые делают плесень вирулентной. Теперь команда узнала, что эти пузырьки также могут содержать информационную РНК или мРНК — молекулы, которые атакуют важные клеточные процессы, включая функции органелл в клетках плесени.
«Эти мРНК могут кодировать некоторые белки, которые попадают в митохондрии клеток плесени. Это электростанции любых клеток, потому что они генерируют энергию», — объяснил Джин. «Оказавшись внутри, они нарушают структуру и функцию грибковых митохондрий, что подавляет рост и вирулентность гриба».
Не совсем понятно, почему гриб принимает липидные пузырьки. Джин предполагает, что они, возможно, просто голодны. «Гриб, вероятно, поглощает пузырьки, потому что им просто нужны питательные вещества. Они не знают, что эти РНК скрыты в везикулах», — сказала она.
Эта стратегия эффективна для растений, поскольку одна молекула мРНК может оказать на гриб огромное влияние. «Прелесть доставки мРНК вместо других форм молекулярного оружия заключается в том, что одну РНК можно транслировать во множество копий белков. Это усиливает эффект мРНК-оружия», — сказал Джин.
Плесень также использует те же липидные пузырьки для доставки небольших повреждающих РНК в растения, которые они заражают, для подавления иммунитета хозяина — способности, развившейся в ходе коэволюционной гонки вооружений. Поскольку РНК легко разлагаются, пузырьки обеспечивают отличную защиту при транспортировке уязвимого груза как для растений, так и для грибов.
«Во время инфекций всегда происходит много коммуникаций и обменов молекулами, когда растения и грибы пытаются бороться друг с другом», — сказал Джин. «Раньше люди смотрели на обмен белками. Теперь современные технологии позволили нам обнаружить еще одну важную группу игроков в этой битве».
В дальнейшем ученые надеются использовать это открытие для создания инновационных, экологически чистых фунгицидов. «Фунгициды на основе РНК не оставляют токсичных остатков в окружающей среде и не поражают людей или животных. РНК присутствует в большинстве продуктов питания и легко усваивается», — сказал Джин.
«Идет бесконечная борьба за борьбу с вредителями и патогенами. Если мы сможем доставить мРНК, которая мешает клеточным функциям плесени, мы сможем помочь растениям более эффективно сражаться в этой битве».
