Білок рису розпізнає сигнали зі слини комах і запускає захист рослини
Вчені описали, як білок рису розпізнає молекули, що утворюються під дією ферментів зі слини комах-шкідників.
Дослідники встановили, що білок рису NIB1 розпізнає циклічні нуклеотиди, які утворюються в тканинах рослини під дією ферментів зі слини комах-шкідників. Це розпізнавання запускає збирання компонентів захисту рослини в ядрі клітини та пов’язане з імунною відповіддю на живлення комах, повідомляє Nature.
Об’єктом дослідження стала зелена смердюча черепашка Nezara viridula — багатоїдний шкідник, що живиться, зокрема, рисом, плодовими й овочевими культурами. У її ротових виділеннях науковці виявили білок NVR1, який належить до родини рибонуклеаз T2. Експерименти показали, що цей фермент розщеплює одноланцюгову РНК та сприяє утворенню молекул 2′,3′-cAMP, 2′,3′-cGMP і ApGp.
Сигнал після живлення комах
У листках рису вміст цих сполук швидко зростав протягом двох годин після живлення личинок рисового листокрутки Cnaphalocrocis medinalis. Каталітично неактивні варіанти NVR1 значно слабше продукували ці молекули та гірше викликали загибель клітин у листках Nicotiana benthamiana. Фермент At NUDT7, який розщеплює 2′,3′-cAMP, 2′,3′-cGMP і ApGp, послаблював спричинену NVR1 загибель клітин.
Трансгенні рослини рису, що виробляли NVR1, активніше експресували гени, пов’язані із захистом і реакцією на жасмонову кислоту, зокрема MYC2, NPR1, COI1 та ERF1. У них також підвищувався рівень жасмонової та саліцилової кислот. Личинки C. medinalis на таких рослинах набирали менше маси, а самки відкладали менше яєць. Водночас постійна активація захисних реакцій супроводжувалася пригніченням росту й меншою кількістю пагонів.
Роль білка NIB1
Автори ідентифікували в рисі РНК-зв’язувальний білок NIB1, який безпосередньо взаємодіє з NVR1. NIB1 зв’язував 2′,3′-cAMP, 2′,3′-cGMP та ApGp через ділянку розпізнавання РНК. Заміна окремих амінокислот у цій ділянці різко знижувала або повністю усувала здатність білка зв’язувати ці сполуки.
Зв’язування циклічних нуклеотидів стимулювало фазове розділення NIB1 — утворення в ядрі клітини конденсатів, пов’язаних зі збиранням захисного механізму. Такі конденсати спостерігали в коренях рису після живлення личинок і в експериментах із додаванням аналогів 2′,3′-cAMP та 2′,3′-cGMP. Дослідники також перевірили рибонуклеази T2 інших комах і гриба Magnaporthe oryzae та виявили, що їх можуть розпізнавати рослинні білки цієї групи.
