Исследование: как и зачем грибы колонизируют корни растений
Исследователи из Кластера передового опыта CEPLAS по изучению растений при Кельнском университете сделали важное открытие, связанное с взаимодействием растений и грибов. Они выявили два фермента, с помощью которых грибы способны взаимодействовать с иммунитетом растений, что позволяет успешно колонизировать их корневую систему. Эти результаты открывают новые возможности для применения знаний как в медицине, так и в сельском хозяйстве.
Корни растений в природе постоянно взаимодействуют с грибами, которые могут быть как полезны для растения, так и выполнять роль патогена. Группа под руководством профессора Алги Цуккаро изучила, каким образом гриб-симбионт Serendipita indica заселяет корневую систему модели растения Arabidopsis thaliana. Процесс начинается с того, что гриб проникает в живые клетки корня. Впоследствии в растении запускается ограниченная гибель клеток, что позволяет грибу закрепиться в корневой системе без нанесения значительного вреда хозяину. Однако механизмы, регулирующие этот процесс, оставались до сих пор плохо изученными.
Ученые выяснили, что Serendipita indica выделяет два фермента, NucA и E5NT, которые синтезируют молекулу дезоксиаденозина (dAdo). Эта молекула становится ключевым сигналом для запуска регулируемой гибели клеток растения, что помогает грибу эффективно колонизировать корневую систему. Исследование показало, что dAdo сначала образуется в апопласте — внеклеточном пространстве, окружающем клетки растения. Затем молекула проникает в клетки через мембранный транспортер ENT3, где она начинает влиять на иммунную систему растения, вызывая клеточную гибель.
Интересно, что аналогичный механизм наблюдается и у людей. Например, патогенная бактерия Staphylococcus aureus использует подобный процесс для взаимодействия с иммунными клетками человека. «Мы обнаружили, что полезный гриб Serendipita indica, подобно Staphylococcus aureus, использует два фермента для выработки dAdo, который инициирует гибель клеток и позволяет микроорганизму успешно закрепляться. Это показывает, что данным механизмом пользуются разные микроорганизмы, независимо от их жизненного образа», — отметила профессор Цуккаро.
Полученные данные подчеркивают важность взаимодействия между микробной колонизацией и иммунным метаболизмом хозяина. Это открытие может иметь большое значение для разработки новых стратегий в медицине и сельском хозяйстве. Например, понимание механизмов, которые используют как патогенные, так и полезные микробы, может помочь в более эффективном управлении микробиомами человека и сельскохозяйственных культур.
«Изучение этих универсальных механизмов позволяет нам разрабатывать более эффективные подходы к управлению микробами, будь то борьба с вредоносными организмами или стимулирование роста полезных», — подытожила Цуккаро.
Ранее ученые выяснили, как грибы-убийцы насекомых сотрудничают друг с другом.
