Белок Еср6 работает как «камуфляж» для остатков молекул хитина
|
Многоклеточные организмы живут в условиях непрекращающейся войны с паразитами, которые постоянно посягают на их целостность или даже жизнь. Самое главное для организма-хозяина — как можно раньше заметить паразита и уничтожить его до того, как он успеет «укорениться» в хозяйском теле. Самое главное для организма-паразита — проскользнуть незамеченным и успеть укорениться до того, как с ним начнут бороться. Война эта продолжается тысячелетиями, используемое в ней оружие многочисленно, отточено, доведено до совершенства и ежесекундно готово к бою. Изучать такое оружие — одно удовольствие, к тому же это приносит огромную пользу в борьбе с паразитами. Поэтому данная область науки неутомимо развивается. Например, недавно ученым удалось выяснить, как работает один из белков, защищающих гриб-паразит от уничтожения растением-хозяином.
Чтобы запустить иммунный ответ, организму-хозяину нужно чутко распознавать присутствие паразита. Этим распознаванием занимаются специальные рецепторы, расположенные на поверхности хозяйской клетки и реагирующие на характерные вещества, выделяемые паразитом, необходимые для его жизнедеятельности и никогда не встречающиеся в организме-хозяине. Одно из таких веществ у паразитических грибов — хитин, обязательный компонент грибной клеточной стенки, который не встречается у растений.
Жить без хитина грибы не могут. Поэтому, если хитин так «выдает» их хозяйскому организму, надо как-то закамуфлировать его, чтобы хозяин его не заметил. И вот исследователям удалось выяснить механизм работы одного из белков, который работает как защитная одежда для молекул хитина.
Это Ecp6, белок паразитического гриба кладоспориума (Cladosporium fulvum, см. Mycovellosiella fulva), который вызывает листовую плесень у томатов. Еще два года назад, когда белок только открыли, стало ясно, что он каким-то образом помогает грибу заразить растение, но как он это делает, оставалось загадкой.
В структуре Ecp6 есть LysM-домены — участки, которые обычно используются для связывания с полисахаридами. Ученые предложили белку несколько полисахаридов, и оказалось, что любит он только хитин и соединяется только с ним.
Связывание с хитином — это была зацепка, и исследователи предположили, что наш белок работает сходно с Avr4 — еще одним белком кладоспориума, который соединяется с хитином и таким образом предохраняет его от растворения выделяемыми растением хитиназами. Но — увы! — оказалось, что клеточные стенки гриба, «леченные» Еср6, беззащитны перед хитиназами.
|
Белок явно был нужен грибу для какой-то другой цели, не связанной с защитой хитина от растворения. И тогда исследователи предположили, что Еср6 маскирует остатки хитина, которые образуются, когда разрушается клеточная стенка гриба, и действуют на иммунитет растения-хозяина как красная тряпка на быка. На эту мысль наводило и то, что, в отличие от Avr4, который любит только длинные хитиновые нити, наш белок связывается с остатками хитина любой длины.
Это предположение подтвердилось: и эксперименты на культурах клеток, и опыты на листьях показали, что Еср6 удается обмануть иммунитет растения и не позволить ему распознать хитиновые остатки и защититься от паразита, «обстреляв» его активными формами кислорода.
|
Теперь оставалось только выяснить, каким образом Еср6 подавляет иммунный ответ растения — прямо ли он конкурирует с рецепторами растений за связывание с остатками хитина или механизм его работы сложнее? Чтобы в этом разобраться, исследователи провели серию экспериментов с биотинилированным хитином, то есть хитином, помеченным биотином. Биотин (или витамин В7) крепко и избирательно связывается с авидином. Если нам нужно посмотреть, например, с каким белком связывается изучаемое нами вещество, достаточно пометить его биотином и запустить в пробирку, где плавает смесь белков, а потом кинуть туда же шарики авидина. Биотин вместе с изучаемым нами веществом и связавшимся с ним белком прилипнет к шарикам, а остальные белки так и будут плавать в растворе.
В этой серии экспериментов выяснилось, что если запустить в одну пробирку биотинилированный хитин, Еср6 и хитиновый рецептор риса CEBiP, то Еср6 связывается с хитином и не позволяет сделать этого CEBiP. Иными словами, наш белок прямо конкурирует с рецепторами растений за связывание с хитином и побеждает в этой конкуренции. В результате рецепторы «не видят» хитиновых остатков и не включают иммунную атаку в ответ на заражение.
Белки с LysM-доменами, похожие на Еср6, встречаются у многих представителей паразитических грибов. Поэтому, скорее всего, эта изящная стратегия борьбы с иммунитетом хозяина широко распространена. А если так — перед нами открываются новые пути борьбы с паразитическими грибами, поражающими растения.
Источник: Ronnie de Jonge, H. Peter van Esse, Anja Kombrink, Tomonori Shinya, Yoshitake Desaki, Ralph Bours, Sander van der Krol, Naoto Shibuya, Matthieu H. A. J. Joosten, Bart P. H. J. Thomma. Conserved Fungal LysM Effector Ecp6 Prevents Chitin-Triggered Immunity in Plants // Science. 2010. V. 329. P. 953–955.
Вера Башмакова
