Команда, которую когда-то хвалил президент Университета Китайской академии наук, снова опубликовала статью в топовом журнале
Китайские исследователи раскрыли механизм "чрезмерного иммунитета" у растений, обнаружив новый тип белкового комплекса, что открывает путь к созданию устойчивых к болезням сельскохозяйственных культур
Короткое резюме
Исследовательская группа под руководством профессора Лю Чжиюна из Института генетики и биологии развития Китайской академии наук опубликовала в журнале Cell прорывное исследование, раскрывающее механизм «чрезмерного иммунитета» у растений. Учёные обнаружили, что активированный иммунный рецептор WAI3 у пшеницы формирует уникальную восьмимерную белковую структуру («октомер»), которая создаёт в клеточной мембране канал для постоянного притока ионов кальция, что и приводит к неконтролируемой иммунной реакции и гибели клеток.
Исследование началось как «запасной» проект аспиранта Го Гуанхао, который в 2018 году обратил внимание на мутантный сорт пшеницы с повышенной устойчивостью к мучнистой росе, но карликовым ростом и некрозом листьев. После клонирования гена WAI3 в 2020 году проект был заморожен на три года, пока Го Гуанхао не возобновил работу во время стажировки в британской лаборатории Сейнсбери под руководством ведущего специалиста по иммунитету растений Джонатана Джонса. Совместно с коллегой Чжао Хэ им удалось преодолеть технические сложности, включая очистку крайне нестабильного белка, и определить его структуру с помощью криоэлектронной микроскопии.
Открытие восьмимерного «антипатогенного комплекса» устанавливает новую парадигму в биологии NLR-рецепторов и расширяет понимание разнообразия механизмов иммунитета растений. Понимание принципа работы гена WAI3 позволяет использовать ИИ для направленного мутагенеза с целью создания новых вариантов белка, которые обеспечивают устойчивость к болезням без запуска губительного «чрезмерного иммунитета». Это открывает перспективы для выведения высокоурожайных и устойчивых сортов пшеницы, что способствует продовольственной безопасности и снижению зависимости от пестицидов.
Открытие нового типа иммунного комплекса
Активированный рецептор WAI3 формирует уникальную восьмимерную структуру («октомер»), действующую как канал в клеточной мембране для притока ионов кальция
Механизм «чрезмерного иммунитета»
Постоянно открытый «канал» приводит к неконтролируемому потоку ионов кальция в клетку, что вызывает непрерывную иммунную реакцию, ведущую к гибели растения
Эволюционная консервативность механизма
Белок RPS2 у модельного растения арабидопсиса, эволюционно родственный WAI3, также формирует восьмимерную структуру, что указывает на универсальность этого механизма среди растений
Практическое применение открытия
Понимание структуры и функции белка WAI3 позволяет использовать ИИ для направленного дизайна мутаций, чтобы создать варианты белка, дающие устойчивость к болезням без побочных эффектов «чрезмерного иммунитета»
Текст сгенерирован с использованием ИИ
