2000. június 30. – A kutatók létrehoztak egy kiméra receptort a rizssejtekben, amely lehetővé teszi az Arabidopsis hormon számára, hogy bekapcsolja a betegségekkel szembeni ellenálló képességet.
A kutatók úgy hozták létre a kiméra receptort, hogy az Arabidopsis növényből származó szteroid hormon receptor egyik szegmensét összekapcsolták a rizsből származó másik receptor szegmenssel. A Science 2000. június 30-i számában közölt kísérletek azt mutatják, hogy a növényi szteroid hormont, a brassinolidot a receptor extracelluláris része érzékeli. Tágabb értelemben a tudósok receptorrészek összeillesztésének technikája nagyon ígéretes megközelítést kínál a növényi jelzőhormonok és receptorok széles skálája működésének meghatározására.
A technika lehetőséget kínálhat a növényi sejtek jelátviteli mechanizmusának manipulálására is a növények fejlődésének javítása és a betegségekkel szembeni rezisztencia fokozása érdekében – mondta a kutatás vezetője, a Howard Hughes Medical Institute kutatója, Joanne Chory. Chory és munkatársai, a The Salk Institute és a University of California, Davis elvégezték a Science cikkben leírt kísérleteket.
Az Arabidopsis, egy kis virágos növény, amely a káposztát és retket is magában foglaló mustárcsalád tagja, a növénykutatók által széles körben használt referenciaszervezet. Bár mind az Arabidopsis, mind a rizs genomját teljesen szekvenálták, Chory azt mondja, hogy nagyon keveset tudunk sok kritikus növényi fehérjéről, például a laboratóriumában vizsgált receptorszerű kinázokról és más jelátviteli enzimekről.
"Valószínűleg több mint 300 receptorkináz található a növényi genomban, és általában véve tanácstalanok vagyunk a funkciójukat illetően" - mondta Chory. Szintén hiányzik az alapvető információ azokról a hormonokról, amelyek kiváltják ezeket a receptorkinázokat.A növénybiológusokat hátráltatták a növényi jelátvitel megismerésére irányuló erőfeszítéseikben, mert nehezen tudtak olyan technikákat kifejleszteni, amelyek mérhető biológiai válaszokat kaptak a növényi jelzőmolekulák kísérleti manipulálásakor.
Chory és munkatársai a rizsbetegségrezisztencia-receptor-szerű kinázt, az XA21-et választották, mert az általában drámai reakciót vált ki a rizsnövényben, amikor a növényt megfertőzi egy Xoo nevű patogén baktérium (Xanthomonas oryzae pv. oryzae).). Ha Xoo-val megfertőződik, a rizsnövény aktiválja a védekező géneket, elpusztítja a fertőzött sejteket, és baktériumölő hidrogén-peroxidot termel.
Munkásságuk során Choryt és kollégáit különösen az érdekelte, hogy kiderítsék, vajon a szteroid növényi hormon, a brassinolid volt-e a BRI1 nevű Arabidopsis receptor kináz kiváltója vagy liganduma. A BRI1 a receptorkinázok legnagyobb csoportjának, az úgynevezett leucinban gazdag ismétlődő receptor kinázoknak a tagja.
A brassinolid egy erős növekedést serkentő hormon, amelyről úgy tartják, hogy kulcsfontosságú eleme a növény fényre adott válaszának. Az ilyen válaszok, amelyek magukban foglalják a növények növekedésének a fény elérése érdekében történő beállítását vagy a szárak megerősítését a levelek támogatása érdekében, központi szerepet játszanak a növények túlélésében.
A brassinolid BRI1 kiváltásban betöltött szerepének vizsgálata érdekében a kutatók összefűzték a BRI1 receptor azon szegmensét, amely általában a növényi sejten kívül tapad, az XA21 receptor belső szegmenséhez, amely jelzi a rizssejteknek, hogy reagáljon a fertőzésre. Amikor beépítették a kiméra receptort a rizssejtekbe, majd a rizssejteket brassinoliddal kezelték, a sejtek úgy reagáltak, mintha Xoo-val fertőzték volna meg őket.
"Bár ilyen mérhető jelátviteli válasz elérése sejttenyészetben meglehetősen standard az állati sejtekkel foglalkozó kollégáink számára, ez nagy hír a növénykutató közösségben" - mondta Chory.
Chory szerint az eredmény tanulságokat is kínál a leucinban gazdag ismétlődő receptor kinázok alapvető természetének megértéséhez.
"Elég érdekes látni, hogy ezek a receptorkinázok valószínűleg modulárisak, mint az állati receptorkinázok" - mondta. "Senki sem tudta, hogy lehet venni egy extracelluláris domént, ráragasztani egy másik kinázra, és meglátni a választ. Reméljük, hogy ez a felfedezés egy egész háziipart ösztönözni fog, amelyben a kutatók elkezdik keresni a ligandumokat más kinázokhoz. kinázok."
Chory munkatársai a davis-i egyetemen jelenleg azt vizsgálják, hogy a rizsnövényeket, amelyeket genetikailag módosítottak, hogy ilyen hormonérzékeny receptora legyen, ellenállóbbá lehetne-e tenni a betegségekkel szemben. Például egy kórokozó támadása esetén a kutatók a növény szteroiddal történő permetezésével előidézhetik a betegség elleni harcot.
Chory csoportja a brassinolid BRI1-hez való kötődésének további feltárásán is dolgozik, valamint a növényi sejten belüli, a receptorkináz által aktivált, még ismeretlen jelátviteli útvonalakat.
