: 11.03.2023
Новые «франкенштейны»: животные антитела для иммунной защиты растений
Растения, как и животные, болеют инфекционными болезнями. Их популяции могут переживать настоящие эпидемии, и в случае окультуренных растений защитить их (и свой урожай) – прямая задача человека. Для этой цели ученые попробовали использовать фрагменты иммунной системы животных – и вполне успешно
У растений, как и у животных, есть своя иммунная система, хотя и работающая на других принципах. Так, у них нет подвижных иммунных клеток, а механизмы защиты от инфекционных агентов (вирусов, бактерий, грибков) «встроены» в обычные клетки.
Кроме того, иммунитет растений врожденный: их иммунные рецепторы, отдающие сигналы, запускающие защитные реакции. настроены на конкретные молекулярные маркеры инфекции или даже конкретный патоген. В этом смысле у растений нет адаптивного иммунитета, характерного для животных, которые при обнаружении новых неизвестных угроз способны быстро произвести специфические белки-антитела, прицельно связывающиеся с ранее незнакомым патогеном. Поэтому эффективность фитоиммунитета ниже: зараженные растительные ткани просто отмирают и опадают, и если площадь поражения будет велика, то растение погибает.
Ученые из Университета Восточной Англии (Великобритания) решили проверить на практике фантастическую идею – использовать антитела животных для защиты растений от инфекций. В результате они разработали уникальный способ повышения устойчивости растений с помощью антител лам и альпак. Эти представители семейства верблюдовых производят очень маленькие и простые однодоменные антитела (нанотела), которые отличаются высокой специфичностью, а также хорошей стабильностью даже вне организма.
Идея состояла в том, чтобы сначала иммунизировать организм животных каким-либо новым для растения патогеном, а затем фрагменты наработавшихся антител против него «встроить» с помощью методов генной инженерии в растительные иммунные рецепторы. Такие химерные рецепторы, слитые с нанотелами, назвали пикотела.
В данном случае в качестве иммунных растительных рецепторов использовались белки Pik-1 риса, обычно занимающиеся распознаванием инфекционных грибков. А животных иммунизировали «модельным» модифицированным патогенным вирусом растений, производящим флуоресцентные белки. При этом исследователи вставили в ген, кодирующий Pik-1, фрагмент, нацеленный на распознание именно этих флуоресцентных белков – в качестве «новой угрозы».
Дальнейшие исследования подтвердили перспективность нового подхода. Так, листья обычного растения табака, практически полностью заражались модельным вирусом (что было видно по наличию флюоресценции), в конечном счете полностью погибали. А вот растения, несущие химерные рецепторы, чувствовали себя намного лучше: ученым удалось подобрать несколько вариантов пикотел, при которых иммунный ответ против флуоресцентных белков быстро останавливал распространение и убивал сам вирус, который был их источником.
Результаты этой работы показывают, что использование животных иммунных белков может стать эффективной стратегией создания быстрой и целенаправленной защиты сельскохозяйственных культур от новых видов и штаммов патогенов. Ведь на практике для создания синтетических гибридных пикотел можно использовать антитела, направленные на самые разные молекулярные «мишени» вредителя, и таким образом предотвращать эпидемии, угрожающие глобальной продовольственной безопасности.
Фото: https://www.flickr.com
: 11.03.2023 
