Исследователи раскрыли сложный молекулярный механизм, используемый паразитическими бактериями фитоплазмы, известными тем, что они вызывают у растений «зомби-подобные» эффекты. Это открывает новые горизонты для новаторских применений в биотехнологии для защиты растений и даже в биомедицине.
Команда под руководством профессора Саскии Хогенхаут из Центра Джона Иннеса в сотрудничестве с лабораторией Сейнсбери применила рентгеновскую кристаллографию, чтобы раскрыть структуру и функциональный механизм SAP05. Эта молекула играет решающую роль в соединении двух различных компонентов внутри растительных клеток.
Открытие проливает новый свет на своеобразное явление в природе, которое чаще всего наблюдается в «ведьминых метлах», в которых стебли и листья растений ненормально размножаются благодаря бактериям фитоплазмы.
Эти бактерии, передающиеся насекомыми, вызывают такие заболевания, как астровая желтуха (фитоплазма желтухи астры), значительно снижая урожайность сельхозкультур, включая масличный рапс, салат, морковь, виноградную лозу, лук, томат и так далее, включая декоративные растения.
Предыдущие исследования группы Хогенхаут показали, как бактериальный белок SAP05 способен манипулировать растениями, захватывая молекулярный механизм, называемый протеасомой.
Протеасома расщепляет и перерабатывает белки, которые больше не нужны внутри растительных клеток.
SAP05 вмешивается в этот процесс, заставляя белки, регулирующие рост и развитие, поступать в центр молекулярной переработки, известный как 26S протеасома.
Последнее исследование посвящено тому, как это происходит на структурном уровне. SAP05 эффективно разрушает путь молекулярной рециркуляции, служа каркасом, соединяющим две его клеточные мишени: фактор транскрипции и протеасому.
Удивительно, но SAP05 связывается таким образом, что позволяет ему «поднять крышку мусорного бака», избирательно избавляясь от белков развития, стратегически сохраняя при этом функции, жизненно важные для растения-хозяина.
Профессор Хогенхаут, руководитель группы в Центре Джона Иннеса и руководитель исследовательской группы, стоящей за этими выводами, объясняет: «Теперь мы знаем структуру этого комплекса и то, как белок связывается с двумя клеточными компонентами, создавая короткое замыкание. В то время как SAP05 позволяет себе вовлекаться в растение, бактериальный белок не нарушает другие важные процессы. Это удивительно».
Обычно у растений, а фактически и у всех многоклеточных организмов, рециркуляция белков в протеасоме зависит от молекулы, называемой убиквитин.
Замыкая этот процесс, SAP05 обеспечивает новый способ выполнения важной задачи деградации белка, который служит своей собственной паразитарной цели и полностью независим от убиквитина.
Исследователи были поражены изобретательностью SAP05, мастера манипуляции, и его многообещающими применениями в биотехнологии.
Первый автор соответствующей научной статьи доктор Цюнь Лю сказал: «Было так интересно видеть, что эта молекула SAP05 имеет две стороны: одна сторона связывается с фактором транскрипции, а другая связывается с протеасомой 26S. Это очень умно».
Понимая, как этот бактериальный механизм взаимодействует с клетками на структурном уровне, исследователи теперь могут использовать эти знания для разработки молекул, подобных SAP05, которые можно было бы перепрофилировать для удаления нежелательных белков, таких как эффекторы патогенов или вирусы, что повлияет на терапию людей и методы защиты людей в сельском хозяйстве.
Работа над эффекторным белком SAP05 продолжается при финансовой поддержке Европейского исследовательского совета и проекта под руководством профессора Хогенхаут по исследованию новой технологии целевой деградации белка (TPD).
(Источник: John Innes Centre. Автор изображения: Анна Медведева, AgroXXI.ru).
Интересна тема? Подпишитесь на наши новости в ДЗЕН | Канал в Telegram | Группа Вконтакте | Дзен.новости.