Исследователи раскрыли сложный молекулярный механизм, используемый паразитическими фитоплазменными бактериями, известными тем, что вызывают у растений эффект «зомби». Это подробное открытие открывает новые горизонты для революционных применений в биотехнологии и даже в биомедицине.
Команда под руководством профессора Саскии Хогенхаут из Центра Джона Иннеса в сотрудничестве с Лабораторией Сэйнсбери использовала рентгеновскую кристаллографию для раскрытия структуры и функционального механизма SAP05. Эта молекула играет важнейшую роль в соединении двух различных компонентов внутри растительных клеток.
Открытие проливает новый свет на необычное явление в природе — в основном наблюдаемое в «метелках», когда стебли и листья растений разрастаются из-за бактерий Phytoplasma.
Эта бактерия, передаваемая насекомыми, вызывает такие заболевания, как желтизна астр, значительно снижая урожайность листовых культур, включая масличный рапс, салат, морковь, виноградную лозу, лук, а также различные декоративные и овощные культуры по всему миру.
Предыдущее исследование группы Хогенхаута показало, как бактериальный белок SAP05 способен манипулировать растениями путем захвата молекулярного механизма под названием протеасома.
Протеасома расщепляет и перерабатывает белки, которые больше не нужны растительным клеткам.
SAP05 нарушает этот процесс, заставляя белки, регулирующие рост и развитие, отправляться в молекулярный центр переработки, известный как 26S протеасома.
Последнее исследование посвящено тому, как это происходит на структурном уровне. SAP05 эффективно нарушает путь молекулярной переработки, выступая в качестве каркаса, соединяющего две клеточные мишени: фактор транскрипции и протеасому.
Удивительно, но SAP05 связывается с протеасомой таким образом, что может «поднять крышку мусорного ящика», избирательно избавляясь от белков развития, но при этом стратегически сохраняя функции, жизненно важные для выживания растения-хозяина.
Профессор Хогенхаут, руководитель группы в Центре Джона Иннеса и глава исследовательской группы, которая занимается этими результатами, объясняет: «Теперь мы знаем структуру этого комплекса и то, как белок связывается с двумя клеточными компонентами, создавая короткое замыкание. В то время как SAP05 позволяет себе участвовать в жизни растения, он не нарушает другие важные процессы. Удивительно видеть эволюцию в таком кристаллизованном виде».
Обычно в растениях, да и во всех многоклеточных организмах, переработка белков в протеасоме зависит от молекулы убиквитина.
Замыкая этот процесс, SAP05 предлагает новый способ выполнения важнейшей задачи по деградации белков, который служит собственной паразитической цели и совершенно не зависит от убиквитина.
Это открытие открывает ряд интригующих возможностей. Исследователи были поражены изощренной изобретательностью SAP05, мастера манипуляций, и его перспективным применением в биотехнологиях.
Первый автор статьи доктор Кун Лю сказал: «Было очень интересно увидеть, что у этой молекулы SAP05 есть две стороны, одна из которых связывается с фактором транскрипции, а другая — с 26S протеасомой. Это очень умно».
Поняв, как этот бактериальный механизм взаимодействует с клетками на структурном уровне, исследователи теперь могут использовать эти знания для создания молекул, подобных SAP05, которые можно будет использовать для удаления нежелательных белков, таких как эффекторы патогенов или вирусов, что окажет влияние на терапию, исследования и сельское хозяйство.
Работа над эффекторным белком SAP05 продолжается при финансировании Европейского исследовательского совета и проекта под руководством профессора Хогенхаута по изучению новой технологии целенаправленной деградации белков (TPD).
Источник «AgroPages»
