Вчені описали механізм активації імунітету рослин саліциловою кислотою

Дослідники описали, як саліцилова кислота активує захисні гени в рослин: гормон сприяє взаємодії рецептора NPR1 із білком MED15A, який є субодиницею комплексу Mediator. Цей зв’язок, як повідомляє Nature, дає змогу NPR1 залучати загальний механізм транскрипції до генів імунної відповіді.

Саліцилова кислота накопичується в рослинах локально та системно у відповідь на зараження патогенами й потрібна для формування системної набутої стійкості. За підвищених рівнів вона запускає експресію численних генів, пов’язаних із захистом від патогенів. Раніше NPR1 вважали головним позитивним регулятором цього процесу, однак механізм активації транскрипції після зв’язування гормону залишався нез’ясованим.

Специфічна взаємодія білків

У дослідах із білками Arabidopsis thaliana науковці встановили, що N-кінцевий KIX-домен MED15A безпосередньо та специфічно зв’язується з NPR1 за наявності саліцилової кислоти. Інші споріднені рецептори — NPR3 і NPR4 — такої взаємодії не продемонстрували. Так само слабке або відсутнє зв’язування з NPR1 зафіксували для споріднених білків MED15D і MED15E.

Вимірювання методом біошарової інтерферометрії показали, що саліцилова кислота підвищує спорідненість NPR1 і MED15A приблизно до 100 наномолярів. Мутації в NPR1 або KIX-домені MED15A, які раніше пов’язували з нечутливістю рослин до саліцилової кислоти, суттєво послаблювали чи повністю усували цю взаємодію. Бензойна кислота, неактивний аналог гормону, майже не стимулювала зв’язування навіть за концентрації 0,5 мілімоляра.

MED15A посилює чутливість рецептора

Автори також з’ясували, що MED15A підвищує здатність NPR1 зв’язувати саліцилову кислоту. Без MED15A білок NPR1 розпізнавав гормон із низькою мікромолярною спорідненістю, тоді як у присутності KIX-домену MED15A видима спорідненість комплексу становила близько 119 наномолярів. Це вказує на кооперативне формування комплексу з трьох компонентів — гормону, NPR1 та MED15A.

За допомогою аналізу з ДНК, що містила регуляторні елементи промотора гена PR1, дослідники показали: NPR1, зв’язаний із саліциловою кислотою, може поєднувати MED15A з транскрипційним фактором TGA3, закріпленим на ДНК. Кріоелектронна мікроскопія з роздільною здатністю 3,2 ангстрема підтвердила, що KIX-домен MED15A приєднується до ділянки NPR1, відповідальної за зв’язування гормону. На підставі цих даних автори пропонують модель, за якою NPR1 після активації саліциловою кислотою залучає комплекс Mediator до захисних генів.