Cell Host & Microbe: Для борьбы с плесенью растения засылают троянского коня

Ученые из Калифорнийского университета в Риверсайде обнаружили скрытое молекулярное оружие, с помощью которого растения атакуют клетки вторгшейся серой плесени. 

Если вы когда-нибудь видели в своем холодильнике пушистый кусок фрукта, то вы видели серую плесень. Это агрессивный грибок, который поражает более 1 400 видов растений: почти все фрукты, овощи и многие цветы. Это второй по вредоносности грибок для продовольственных культур в мире, ежегодно приносящий миллиардные потери урожая.

Новая статья в журнале Cell Host & Microbe описывает, как растения отправляют крошечные, безобидные на вид липидные «пузырьки», наполненные РНК, через линию фронта в клетки агрессивной плесени. Оказавшись внутри, различные типы РНК выходят наружу, чтобы подавить инфекционные клетки, которые их втянули.

Растения не просто сидят и ничего не делают. Они пытаются защитить себя от плесени, и теперь мы лучше представляем, как они это делают, — говорит Хайлинг Джин, профессор кафедры микробиологии и патологии растений UCR и ведущий автор новой работы.

Ранее команда Джина обнаружила, что растения используют пузырьки, которые технически называются внеклеточными везикулами, для отправки малых молекул РНК, способных заглушить гены, которые делают плесень вирулентной. Теперь команда узнала, что эти пузырьки могут также содержать молекулы мессенджерной РНК, или мРНК, которые влияют на важные клеточные процессы, включая функции органелл в клетках плесени.

Эти мРНК могут кодировать некоторые белки, которые попадают в митохондрии клеток плесени. Они являются энергетической базой любой клетки, поскольку вырабатывают энергию, — объясняет Джин.

Попадая внутрь, они нарушают структуру и функции грибковых митохондрий, что препятствует росту и вирулентности грибка.

До конца не ясно, почему гриб принимает липидные пузырьки. Джин предполагает, что они могут быть просто голодными.

Скорее всего, грибки захватывают везикулы, потому что им просто нужны питательные вещества. Они не знают, что в везикулах спрятаны РНК, — говорит она.

Эта стратегия эффективна для растений, поскольку одна молекула мРНК может оказать огромное влияние на грибок.

Прелесть доставки мРНК, а не других форм молекулярного оружия, заключается в том, что одна РНК может быть переведена во множество копий белков. Это усиливает действие мРНК-оружия, — говорит Джин.

Плесень также использует эти же липидные пузырьки для доставки небольших повреждающих РНК в растения, которые она заражает, чтобы подавить иммунитет хозяина — эта способность появилась в ходе коэволюционной гонки вооружений. Поскольку РНК легко разрушаются, пузырьки обеспечивают отличную защиту при транспортировке уязвимого груза как для растений, так и для грибов.

Во время инфекций всегда происходит множество коммуникаций и обменов молекулами, когда растения и грибы пытаются бороться друг с другом, — говорит Джин.

Раньше люди обращали внимание на обмен белками. Теперь же современные технологии позволили нам обнаружить еще одну важную группу игроков в этой битве.

В будущем ученые надеются использовать это открытие для создания инновационных, экологически чистых фунгицидов.

Фунгициды на основе РНК не будут оставлять токсичных остатков в окружающей среде и не будут воздействовать на людей и животных. РНК присутствует в большинстве продуктов питания, и она легко усваивается, — говорит Цзинь.

Борьба с вредителями и патогенами не прекращается. Если мы сможем доставлять мРНК, которая вмешивается в клеточные функции плесени, мы сможем помочь растениям более эффективно бороться в этой битве.

20.12.2023