Značajno otkriće  stručnjaka o imunitetu bilja

Ilustracija: paradajz, foto: Svetlana Kovačević
Ilustracija: paradajz, foto: Svetlana Kovačević

Naučnici su istraživali imunološke mehanizme biljaka protiv lipopolisaharida sa modelnom biljkom Arabidopsis thaliana.

Slično ljudima i životinjama, biljke imaju urođeni imuni sistem koji ih štiti od napada patogena. Molekularne strukture koje se ne javljaju kod ljudi, životinja ili biljaka omogućavaju prepoznavanje ovih patogena i aktiviraju imuni odgovor. Lipopolisaharid (endotoksin) je jedna takva supstanca koja se javlja u spoljnoj membrani određenih bakterija. Tim naučnika iz Technische Universitat Munchen (TUM), Leibnizovog Instituta za biohemiju bilja (IPB) u Halleu i Leibniz-ovog Centra za medicinu i biolgiju u Borstelu sada je opisao prvi endotoksinski imunosenzor u biljkama.

Bakterije ne napadaju samo ljude i životinje, već i kultivisane biljke kao što su paradajz, kupus i pirinač – uzrokujući gubitke useva sa značajnim ekonomskim uticajem širom sveta. Međutim, biljke nisu bespomoćne. Oni poseduju urođeni imuni sistem opremljen različitim imunosenzorima koji detektuju supstance koje se javljaju samo u mikroorganizmima i izazivaju odbrambenu reakciju. Kod sisara, na primer, receptor detektuje lipopolisaharid, koji se takođe naziva endotoksin i koji je glavna komponenta spoljašnje membrane mnogih bakterijskih patogena. Pošto biljke takođe imaju imuni odgovor na lipopolisaharide, pretpostavka je da i oni poseduju imunosenzor za ovu supstancu.

Priroda ovog senzora je ranije bila nepoznata. Međutim, multidisciplinarni tim naučnika uspeo je da dekodira mehanizam detekcije bakterijskog lipopolisaharida u modelnoj biljci Arabidopsis thaliana. Potraga za senzorom lipopolisaharida biljke je komplikovana zbog činjenice da se endotoksin ne sastoji od jednog određenog molekula, već od složene mešavine sličnih molekula lipopolisaharida. Iz tog razloga, još uvek nije bilo moguće sintetizovati ga za testiranje. Analiza, prečišćavanje i hemijsko razdvajnje komponenti lipopolisaharida u istraživačkom centru Borstel bila je ključni preduslov za genetička i biohemijska ispitivanja stručnjaka.

Protein LORE pomaže biljkama da se bore protiv bakterija

Ovi testovi su omogućili naučnicima da odrede koji senzori Arabidopsis koriste za detekciju lipopolisaharide. Njihovi eksperimenti su pokazali da se ova funkcija izvodi sa LipoOligosaccharide specifičnim Reduced Elicitation (LORE) proteinom koji su otkrili, što takođe inicira naknadni imuni odgovor. Međutim, LORE se po svom sastavu razlikuje od senzora endotoksina kod životinja. Evolucija je proizvela dva odvojena slučaja ovog principa detekcije, koji se javljaju nezavisno kod životinja i biljaka. Tim je takođe bio u stanju da pokaže da, uprkos različitim senzorima, i životinje i biljke otkrivaju istu komponentu lipopolisaharida: lipida A. Kod ljudi i drugih sisara, lipid A može izazvati prekomerni imuni odgovor sa sepsom i septičkim šokom kao i velike komplikacije opasne po žovot. Zanimljivo je da nisu sve biljke izložene LORE imunosenzoru – samo krstašima. Pored Arabidopsisa, ova porodica obuhvata i važne biljne kulture kao što su kapusnjače, slačice i uljana repica. Međutim, naučnici su takođe otkrili da senzor zadržava svoju funkciju ako se prenese u druge biljke. Prema tome, naučnici mogu da posluže kao sredstvo za istraživanje i proizvodnju biljaka sa poboljšanom otpornošću na bakterijske patogene.