Jak patogeny infekują uprawy
W połowie XIX wieku patogen o nazwie Phytophthora infestans spowodował zarazę ziemniaka, chorobę, która doprowadziła do głodu w Irlandii, znacząco wpłynęła na dostawy żywności i spowodowała śmierć milionów ludzi na całym świecie. Ale takie zdarzenia nie ograniczają się tylko do historii. W rzeczywistości, wraz ze zmianami klimatu, główne uprawy stoją w obliczu rosnącego zagrożenia chorobami, przy czym szacuje się, że już teraz każdego roku infekcje powoduje utratę 25% upraw. Nie chcąc, by historia się powtórzyła, naukowcy z całego świata pracują nad lepszym zrozumieniem sposobu, w jaki patogeny infekują uprawy. Jedną z takich inicjatyw jest finansowany ze środków UE projekt PathEVome(odnośnik otworzy się w nowym oknie). „Wiemy, że Phytophthora dostarcza białka wirulencji do komórek roślinnych, aby tłumić odporność gospodarza i powodować choroby” — wyjaśnia Paul Birch, profesor botaniki na Uniwersytecie w Dundee, który był koordynatorem projektu. „To, czego do końca nie rozumiemy, to tego, jak to się dzieje”. Wykorzystując najnowocześniejszą biologię molekularną komórek, projekt PathEVome wspierany przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych(odnośnik otworzy się w nowym oknie) prześledził szlaki, którymi białka wirulencji są wydzielane przez patogeny, takie jak Phytophthora, oraz w jaki sposób są one pobierane do komórek roślinnych. „Jeśli uda nam się zrozumieć mechanizmy dostarczania, będziemy mogli poszukać sposobów lub zaprojektować metody, które zatrzymają dostarczanie białek wirulencji” — dodaje Birch. Białka wirulencji to wyspecjalizowane cząsteczki wytwarzane przez patogeny (takie jak bakterie, wirusy, oomycety i grzyby), które umożliwiają im infekowanie żywicieli, unikanie obrony immunologicznej i wywoływanie chorób.
Cztery odkrycia dotyczące sposobu, w jaki patogeny infekują rośliny
Podczas projektu naukowcy dokonali czterech głównych odkryć. Po pierwsze, odkryli, że białka wirulencji Phytophthora dostarczane do komórek roślinnych są wydzielane przez niekonwencjonalną ścieżkę wyjścia, która omija aparat Golgiego, w którym białka są zwykle modyfikowane, sortowane i pakowane w celu transportu do miejsca przeznaczenia. Naukowcy odkryli ponadto, że w tym celu białka wirulencji są przetwarzane przez proteazy, co pozwala na wysłanie ich na niekonwencjonalną ścieżkę wydzielania. W ramach projektu odkryto również, że białka wirulencji są pakowane do pęcherzyków zewnątrzkomórkowych w celu dostarczenia ich od patogenu do komórek roślinnych oraz że są one pobierane do komórek roślinnych w procesie endocytozy. „Ponieważ każde z tych odkryć ma ogólne zastosowanie, zwłaszcza w przypadku grzybowych i oomycetowych patogenów roślin, mogą one prowadzić do nowych sposobów zapobiegania infekcjom” — podsumowuje Birch. Aby pomóc urzeczywistnić ten potencjał, naukowcy badają obecnie metody zatrzymywania szlaku wykorzystywanego przez patogeny do dostarczania białek wirulencji, zakłócania funkcjonowania proteaz i blokowania drogi wnikania do komórek rośliny. Pięcioro badaczy na wczesnym etapie kariery już pracuje nad odpowiedzią na takie pytania, a dwoje z nich założyło własne grupy badawcze.
