2023 Szerző: Sophia Otis | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-05-21 01:49
Az Oregon Állami Egyetem kutatói jelentős felfedezést tettek az alapvető növénybiológiában, amely megalapozhatja a növénygenetika vagy a biotechnológia mélyreható fejlődését.
A tudósok először azonosítottak egy fehérjét, amely képes átjutni a növényi sejtmembránokon, ahol toxinként működik, és elpusztítja a sejtet. Köztudott volt, hogy a vírusok és baktériumok áthatolhatnak a sejtfal gátjain, és megzavarhatják a növényi sejteket, de soha korábban nem találtak olyan fehérjét, amely ezt önmagában képes lenne megtenni.
Ha több kutatást végeznek, ez új eszközt jelenthet a növényi sejtekbe való behatoláshoz és viselkedésük valamilyen előnyös módon történő manipulálásához – a gyorsabb növekedés, a betegségek elleni küzdelem vagy a termésnövelés érdekében.
Az eredményeket ma két cikkben tették közzé a The Plant Cell szakmai folyóiratban.
Szintén jelentős érdeklődésre tarthat számot, hogy az itt felfedezett biológiai mechanizmus meglepően hasonlít a fehérjék emlőssejtekben való működésére – a tudósok szerint találhattak egy olyan tulajdonságot, amely több mint 600 millió éve megőrződött, amikor a növények és az állatok külön evolúciós útjukon eltértek egy közös őstől.
"Ez egy olyan bejárat a növényi sejtekbe, amelyek létezéséről soha nem tudtunk" - mondta Lynda Ciuffetti, az OSU botanika és növénypatológia professzora. "A vírusokról és baktériumokról ismert, hogy fehérjéket visznek be a sejtekbe, de ez csak egy fehérje, amely önmagában átjut a sejtfal gátján anélkül, hogy megzavarná annak integritását. Ez jelentős előrelépés a növénybiológia megértésében."
A kutatást egy patogén gombával végezték, amely a búza cserfoltosságát okozza. Ez egy költséges növényi betegség, amely világszerte megtalálható, és egyes helyeken akár 50 százalékos termésveszteséget is okozhat. Ezek a gombák többféle méreganyagot termelnek, amelyek megtámadják a búzanövényeket, csökkentve a hozamot és tönkretéve a vetőmagként használt búzát. Az Egyesült Államokban ez különösen nagy probléma az Alföldön és Közép-Nyugaton. Ciuffetti pályafutása nagy részét ezen „gazdaselektív” toxinok tanulmányozásával töltötte.
"Eddig nem igazán tudtuk pontosan, hogy a gomba által termelt fehérje hogyan okoz megbetegedéseket, akár a növényi sejten belülről, akár kívülről" - mondta Viola Manning, az OSU karának kutatási asszisztense. mindkét kiadvány társszerzője. "Soha senki nem mutatta be korábban, hogy egy fehérje kórokozó segítsége nélkül tud mozogni a növényi sejten kívülről a belsejébe. Ebben az esetben azonban a fehérje áthatol a sejtmembránon, és kölcsönhatásba lép a kloroplasztiszokkal, ami végső soron sejthalálhoz vezet."
A tudósok szerint ez a mechanizmus valószínűleg a búzán kívül más sejtekben és más fehérjékben is megtalálható lesz. És bár végső soron a búzában előforduló növénybetegség-probléma megoldásához vezethet, a legfontosabb felfedezés a növényi sejtekbe vezető új út.
"Még mindig nem tudjuk pontosan, hogyan hatol be a fehérje a sejtbe, de egyértelmű, hogy igen" - mondta Andrew Karplus, az OSU biokémia és biofizika professzora. "És egy végzős diák, Ganapathy Sarma munkájának köszönhetően most már világosan megértjük, hogyan néz ki a toxin molekuláris szerkezete. Folyamatos kutatással nem csak azt kell meghatároznunk, hogyan kerül be a fehérje a szervezetbe. sejt, hanem távolítsa el a hozzá kapcsolódó mérgező hatást is.
"Ez egyfajta szállítóeszköz, egy teljesen új módja annak, hogy vegyületeket szállítsunk a növényi sejtbe, és célozzuk meg a specifikus géneket. Ez egy új és példátlan betekintés a növények működésébe."
A tudósok szerint az állati sejtekben gyakori az a folyamat, amikor a fehérjék bejutnak a sejtekbe, és befolyásolják azok viselkedését. Például az AIDS-vírus így okoz károkat. De ugyanezt a folyamatot korábban soha nem mutatták ki a növényi sejtekben, amelyek már több száz millió éve az állatoktól külön fejlődtek.
Egy új szállítási mechanizmussal, mint ez, alkalmazott kutatások végezhetők a növényi sejtek megsegítésére vagy károsítására – növekedésük fokozásával vagy szabályozásával, vagy új tulajdonságok bevezetésével.
A kutatást a National Science Foundation és a Cooperative State Research, Education and Extension Service National Research Initiative, az Egyesült Államok Mezőgazdasági Minisztériumának egyik ügynöksége támogatta.
