03.10.2011

Как растения контролируют свой иммунитет

Защитой от инфекций у растений занимается тот же фермент, что и у животных: он контролирует синтез «химического оружия» — монооксида азота и реактивных форм кислорода, которые убивают инфекционные патогены и заражённые ими клетки.

Растения, как и мы, постоянно подвергаются атакам патогенных микроорганизмов. Как и мы, они выработали свою систему защиты, которую можно назвать растительным иммунитетом. Разумеется, животная и растительная иммунные системы различаются. Но некоторые биохимические принципы у них общие, что ещё раз подтверждает новейшее исследование учёных из Эдинбургского университета (Великобритания).

Когда в растительные ткани проникает бактерия или гриб, у растения есть несколько способов остановить вторжение. Один из них — попросту уморить врага голодом: поражённому участку и окружающим его тканям даётся команда умереть, и патоген остаётся без питательных веществ. Но тут возникает проблема: как вовремя остановить этот, без всякого сомнения, эффективный, но довольно опасный защитный механизм? Защитная реакция, вышедшая из-под контроля, может убить всё растение целиком (что можно сравнить с аутоиммунными заболеваниями у животных).

В качестве химического оружия, используемого растением против патогенов, выступают монооксид азота NO и реактивные формы кислорода (остатки перекисей и прочие кислородные радикалы). Эти соединения весьма агрессивны, они убивают не только патогены, но и клетки хозяина, находящиеся в опасной близости от зоны вторжения. Как пишут исследователи в журнале Nature, контроль над этими соединениями осуществляет фермент НАДФН-оксидаза. Когда монооксида азота становится слишком много, фермент присоединяет его молекулу к себе. Связанный NO не может участвовать в синтезе кислородных радикалов, и защитная окислительная реакция затихает, отмирание клеток останавливается.

Пикантность открытия заключается в том, что та же НАДФН-оксидаза играет важнейшую роль в иммунитете у животных. Правда, в этом случае больше известно о её активирующей роли: дефект этого фермента приводит к хроническому гранулёматозу. При этом в иммунных клетках нарушается синтез тех самых кислородных радикалов, из-за чего иммунитет просто не может убивать вторгшиеся патогены. Как следствие, больные хроническим гранулёматозом страдают широким спектром грибковых и бактериальных инфекций.

Такое биохимическое сходство двух защитных систем может многое сказать о природе и возникновении иммунитета. Но полученные результаты могут иметь и более приземлённо-практическое значение: сведения о растительном иммунитете позволяют человеку помочь растениям в их борьбе с инфекционными заболеваниями, что было бы очень кстати для сельского хозяйства.

Кирилл Стасевич

Источники:

1. КОМПЬЮЛЕНТА