Pratite nas

Pozdrav, koji sadržaj vas zanima?

Bakterije i virusi

Kako patogeni otimaju biljke domaćine

Zaraza bakterijama i drugim patogenima rezultiraju globalnim gubitcima usjeva od preko 500 milijarda dolara godišnje. Istraživački tim na čelu s Carnegie Institution`s Department of Plant Biology razvio je novi trik za prepoznavanje kako patogeni otimaju biljkama hranjive tvari i preuzimaju organizam.

Oni su otkrili nove porodice pora koje transportiraju šećere iz biljaka. Bakterije i gljivice zauzimaju pore kako bi imale pristup biljnim šećerima za hranu. Prvi cilj svakog patogena je pristup zalihama hrane domaćina kako bi se mogle reproducirati u velikom broju. Ovo je prvi put da se znanstvenici izravno bave kontroliranjem zaliha hrane i time patogena, a tako i novim sredstvima kako bi se spriječio širok raspon bolesti usjeva i njihovih gubitaka.

Mutacija gena u proteinima pora sprječava infekciju patogenima, kao što je snijet na biljci riže. U nedostatku patogena, proteini pora, imena SWEET, dostavljaju šećer do polena u razvoju, pa čak i mogu biti dugo traženi dobavljači nektara u cvjetove. Istraživači su otkrili da ljudi i životinje prave slične proteine pora, koji možda imaju ulogu u oslobađanju šećera iz stanica crijeva, jetre, testisa, te mliječnih stanica u životinja uključujući i ljude. Studije koje opisuju prijenos energije fluorescentnom rezonancijom (FRET) – tehnologijom koja se temelji na senzoru za identifikaciju proteina pora, pojavile su se u FASEB Journal (u travnju 2010. godine) te u Biochemical Journal (u rujnu 2010.godine). Identifikacija novih transportera objavljena je 25. studenoga 2010.godine, u časopisu Nature.

Li-Qing Chen, vodeći autor studije, objašnjava patogenski proces: “Primarni cilj patogena je doći do resursa hranjivih tvari u biljci. Oni ulaze u prostore između stanica gdje se smjeste, hrane i razmnožavaju. Patogene bakterije injektiraju proteine aktivatore u stanicu koja izravno inducira ekspresiju onoga što mi zovemo istjecajni transporteri šećera. Za naše nove transportere – mala vrata poplava koja oslobađaju šećere iz stanica – na plazmatsku membranu stanice, se ispostavilo da su esencijalni za reprodukciju bakterija. Bez hrane, bakterije se ne mogu dijeliti i širiti, te tako ne mogu inficirati i druge biljke.” Prije od ovog istraživanja, isti laboratorij je identificirao mehanizme za unos koji vode šećer u stanicu, te bio u potrazi za nedostižnim mehanizmom koji crpi šećer i tako izvodi šećer iz stanice.

Biljke pretvaraju energiju iz sunčeve svjetlosti u šećer za pelud, sjeme i nektar te njegovanje korisnih mikroba u tlu. Istraživači, radeći s biljkama koje sadrže nanosenzore za FRET šećer, došli su do hipoteze da u biljkama moraju biti prisutne pore za šećer koje još nisu poznate. Istraživači su tražili potencijalne transportere šećera pretražujući gene koji bi mogli stvoriti aktivnosti kao one koje stvaraju pore u staničnoj membrani u Arabidopsis, srodniku gorušice koji se često koristi za istraživanja.

Oni su eksprehirali te gene zajedno s njihovim FRET senzorima u ljudskim stanicama koje su vrlo neučinkovite u uzimanju šećera te tako nanosenzori nisu prijavili transport šećera. Međutim, kada su se geni pora za šećere eksprehirali sa nanosenzorima, istraživači su dobili optičko izvješće o transportu šećera u stanicu. Za nove proteine pora u Arabidopsis ispostavilo se da imaju svoje dvojnike u riži, obliću C. elegans i u ljudi. Znanstvenici su potom otkrili da su patogene bakterije i gljivice koje uzrokuju bolesti pepelnice otimale druge članove SWEET porodice kako bi imale pristup resursima hranjivih tvari u biljke. SWEET geni su srodnici jednim od najvažnijih rižinih gena za rezistenciji prema snijeti, a koji se široko koriste diljem Azije da bi se spriječile infekcije snijeti. Istraživači su pokazali da rezistentni gen riže Xa13, kojeg je izvorno identificirala grupa Frank White iz Kansasa te laboratorij Wang Shiping na Huazhong Agricultural University, Kina, također funkcionira i kao pora za šećer. Kada je proizvodnja pora potisnuta, biljka postaje otporna na bakterije snijeti. Ovaj rezultat sugerira istraživačima da protein donosi šećer gdje je nedostatak tijekom infekcije.

Budući da različiti patogeni pokušavaju oteti različite gene pora, lijek koji može blokirati aktivnost svih SWEET srodnika u isto vrijeme isključio bi opskrbu šećerom patogena koji zahtijeva da njegov domaćin bude živ. Takav lijek mogao bi biti moćan novi način da se smanje gubitci usjeva od širokog spektara patogena. Istraživanje je promijenilo perspektivu istraživača koji proučavaju biljne patogene, dolaskom do samog korijena procesa infekcije. Razumijevanje ovog procesa unaprijediti će istraživanja o prevenciji infekcija i to protiv različitih uzročnika – bakterija i gljivica. Istjecanje šećera bila je zagonetka i u ljudskom i životinjskom sustavu. Ono je potrebno u našim crijevima za prijenos šećera iz hrane u naš krvotok i iz jetre za vrijeme posta kako bi se zadržala konstantna razina glukoze u krvi. Činjenica da su istraživači pronašli i sličan gen HsSWEET1 kod ljudi, a koji posreduje u protoku šećera u jetri i crijevima, upućuje na to da bi istraživanje toga gena moglo otvoriti novi put za istraživanja o dijabetesu.

“Ova otkrića, napravljena na modelnoj biljci Arabidopsis, otvorila su potpuno novu liniju istraživanja za bolje tehnike za zaštitu bilja. Naime, oplemenjivanje bilja i genetske promjene koje sprečavaju otmice funkcija pora mogu služiti u pružanju otpora nekim problematičnim biljnim bolestima , “primijetio je Frank White sa Kansas University, koautor ovog istraživanja. “Budući da se isti geni nalaze u mnogo različitih organizama, uključujući i ljude, ti geni stoga bi također mogli biti važni i u medicini.”

Izvor: Carnegie Institution

 

Ostavi komentar

Leave a Reply

Vaša adresa e-pošte neće biti objavljena. Obavezna polja su označena sa *

Možda će vas zanimati

Oglašavanje