Международная группа ученых выяснила, что «предком» рецепторов растений, отвечающих за их иммунитет и рост, был один и тот же белок. Эти результаты помогут легче находить гены, кодирующие такие рецепторы. С помощью этой информации можно будет разрабатывать модифицированные растения, устойчивые к патогенам. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
Как и у животных, у растений есть иммунная система, способная защищать их от различных патогенов: вирусов, бактерий, грибков. При помощи специальных рецепторов иммунная система растений обнаруживать особые паттерны — молекулярные признаки возбудителей болезней. У растений различают два крупных класса таких рецепторов — RLK и RLP.
Чтобы восстановить историю их эволюционного развития, ученые проанализировали последовательности более 170 тысяч генов, кодирующих RLK, и около 40 тысяч генов, кодирующих RLP. Эти гены были получены от 350 видов растений. В результате исследователи выяснили, что наиболее часто среди рецепторов растений встречались RLK и RLP с повторами, богатыми аминокислотой лейцином. Такие повторы были у половины всех RLK и у 70% всех RLP. Также у RLP и у некоторых RLK есть особый регион, который необходим для распознавания паттернов. Ученые выяснили, что у RLP с лейциновыми повторами этот регион всегда находился в одном и том же месте — между четвертым и пятым повтором. Функция таких RLP состояла – иммунный ответ. При этом у некоторых RLK этот регион тоже присутствовал в том же месте. Но почти у всех рецепторов из этой группы иная роль: они обеспечивают рост и развитие растения.
На основе этих сходств ученые предположили, что эти рецепторы произошли от одного и того же белка. Так, четыре лейциновых повтора, которые есть и у RLP, и у некоторых RLK, необходимы для связывания одного и того же корецептора — BAK1. Именно эту способность эти рецепторы унаследовали у своего предка. При этом, когда ученые меняли фрагменты этих повторов между рецепторами, это не нарушало их функций. Напротив, когда биологи объединили фрагменты RLK, способствующего росту растений, и RLP, обеспечивающего иммунный ответ, они получили гибридный рецептор, который совмещает обе функции. В будущем ученые смогут создавать такие гибридные рецепторы, чтобы получать модифицированные растения, устойчивые к патогенам.
