Растения сначала обнаруживают злоумышленников по их незнакомости. Рецепторы на внешней стороне растительных клеток действуют как ищейки, вынюхивая неизвестные молекулы. Если они обнаруживают что-то, что указывает на потенциальную атаку, клетки немедленно активируют локальную защиту и готовятся к атаке на все растение посредством системного сопротивления. Кризис-менеджер и компоненты этой мобилизации были идентифицированы, и известно, что растительные гормоны, такие как этилен, салициловая кислота и жасмоновая кислота, играют роль в системной защите, в то время как многие молекулярные детали все еще остаются неизвестными.
Аннегрет Росс и ее коллеги из отдела Пауля Шульце-Леферт определили еще одного игрока в организации системного иммунитета.
Этот игрок находится за пределами клетки и по структуре похож на рецепторы, которые нюхают неизвестные молекулы.
Однако вместо патогенов этот «рецептор Pep» обнаруживает небольшие эндогенные фрагменты белка, которые, вероятно, сбиваются с более крупного предшественника во время атаки. Росс и ее коллеги еще не знают, как фрагменты попадают между клеточной мембраной и клеточной стенкой, но может оказаться, что они ускользают через утечку в клеточной мембране. После выхода они связываются с рецептором Pep.
Ученые хотели начать с выяснения того, что происходит в ядре клетки, когда рецептор Pep обнаруживает один из этих фрагментов, потому что для организации системного иммунитета инфицированная клетка должна изменить свое генетическое программирование. Он не может просто продолжать работать, как раньше, на генетическом уровне, но должен реализовывать программу системного иммунитета.
Ученые, работающие с Россом и Сайджо, показали, что как только фрагмент белка связывается с рецептором Pep, сотни генов транскрибируются по-разному. Многие из этих генов с измененным поведением транскрипции также играют роль, связанную с растительными гормонами, показывая, что их сигнальные пути глубоко вовлечены в организацию системного иммунитета.
Путь передачи сигналов рецептора Pep также работает, когда пути этилена, салициловой кислоты и жасмоновой кислоты отключены целенаправленными манипуляциями, поэтому ясно, что путь рецептора Pep может работать очень вариабельно.
Чтобы лучше понять его роль, Росс и ее коллеги культивировали растения Arabidopsis без рецепторов Pep. "Сначала мы заразили листья у земли. Клетки растений смогли без проблем защититься от этой инфекции, поэтому местная иммунная защита не пострадала », – объясняет Росс. «Но когда мы затем заразили верхние листья, растение не смогло организовать какую-либо системную защиту, а это означало, что без рецептора Pep у него не развился системный иммунитет. Без рецепторов Pep он был так же уязвим для второй инфекции, как и для первой.Росс и ее коллеги пришли к выводу, что рецептор Pep участвует в развитии системного иммунитета и играет важную роль в этом процессе.
Что именно делают рецептор Pep и его сигнальный путь? Ученые показали, что сигнальный путь зарождается только в инфицированной клетке, а не в отдаленных листьях. Это будет означать, что он использует молекулярный мессенджер для информирования других уровней. Посланник, вероятно, попадает в сосудистую систему растения, то есть в сосуды, по которым растение транспортирует воду и продукты фотосинтеза; но как он выглядит и какие у него молекулярные свойства – это вопросы, на которые Росс и ее коллеги пока не могут ответить.
Очевидно, можно мобилизовать мессенджера, обработав листья только фрагментами эндогенного белка. В этом случае нет необходимости в возбудителе; фрагментов белка достаточно для активации системного иммунитета.