Egészséges vegyi koktél - tudományos spektrum
Hírek: Egészséges vegyi koktél
Az állatok és növények fejlett immunrendszerrel rendelkeznek, amely lehetővé teszi számukra a patogén mikroorganizmusok, például vírusok, baktériumok és gombák legtöbb támadásának leküzdését. A növényekről korábban ismert volt, hogy sejtjeik fel tudják ismerni a kórokozók által egy támadás során felszabaduló idegen molekulákat a felszínükön és a sejt belsejében található receptorokon keresztül. Az immunrendszer ezen mechanizmusa azonban csak a lehetséges kórokozók töredéke szempontjából döntő jelentőségű. Gyakran kapcsolódik a megtámadott sejtekben a programozott sejthalál aktiválásához, így a támadó a tápközegtől nélkülözhető, amikor a fertőzött sejtek elpusztulnak.
Paul Schulze-Lefert által vezetett kutatócsoport a Max Planck Tenyésztési Kutatóintézetben most újabb, korábban rejtett, fejlett védelmi vonalakat keres a növényekben. A kölni kutatóknál volt a mese zsázsa Arabidopsis thaliana lisztharmat gombával Blumeria graminis hordei amely általában csak a füveket érinti és az árpában súlyos károkat okoz. A bálnazsákot általában nem támadja meg az ilyen típusú lisztharmat. A tudósoknak azonban sikerült megtalálniuk a ritka mutáns zsázsait, melyeket lisztharmat is megfertőzhet.
A tudósok korábban nem ismert fehérjéket tudtak kimutatni e növények sejtmembránjában. Ezek az úgynevezett SNARE fehérjék dokkoló helyként funkcionálnak (cél-SNARE; cél, Angolul: célpont) méreggel terhelt vezikulák esetében, amelyeknek membránhéjában megfelelő társa ül (vezikula-SNARE). A mutánsoknak nyilvánvalóan hiányuk van a cél SNARE fehérjék génjében. Ennek eredményeként a vezikulák már nem képesek összeolvadni a sejtmembránnal és specifikusan felszabadítani mérgező terhelésüket. Az eredmény az, hogy a behatoló gomba akadálytalanul folytathatja támadását a sejtfalon keresztül.
A SNARE fehérjék által vezérelt vezikulák transzportjának elve már ismert az emberekben és állatokban zajló jelátviteli folyamatokból, amelyek során a vezikulák különböző membránokkal fuzionálnak. Ezen elv szerint az idegvégződéseken levő hírvivő anyagok pontosan a rendeltetési helyükre kerülnek.
Érdekes módon a kölni tudósok képesek voltak kimutatni ezeket a SNARE fehérjéket mind az árpa, mind a thálai zsázson. Ez világossá tette, hogy ennek a védekező mechanizmusnak evolúciós szempontból nagyon régi rendszernek kell lennie, mivel a két faj körülbelül 200 millió évvel ezelőtt különvált. A tudósok azt gyanítják, hogy a növények immunrendszere csak az újonnan felfedezett, széles körben hatékony "első védelmi vonal" és a lefelé irányuló, nagyon specifikus receptorrendszer közötti kölcsönhatás révén éri el a hatékonyság szintjét, hogy a legtöbb káros gomba megfertőzésére irányuló kísérletek kudarcot valljanak.
A gombák támadását, amelyek a sejtfalat lebontó enzimek segítségével gyakran megpróbálnak behatolni egy növényi sejtbe, a megtámadott sejt gyorsan regisztrálja: ekkor nagyon rövid időn belül belül speciális szállítótartályok képződnek, amelyeket vegyi méreg koktéllal töltenek meg. A SNARE fehérjék segítségével a becsomagolt mérgező rakomány pontosan a sejtfalra, a gomba belépési pontjára irányul, és ott kifelé kerül. A növényi sejt sértetlenül éli túl a támadást, míg a támadó általában nem éli túl a vegyi hadviselők áradatát.
Összehasonlításképpen a kutatók azt találták, hogy az árpa és a bálnazsír cél SNARE fehérjéinek aminosavszekvenciái nagyon hasonlóak. Ezzel szemben az árpa védelme a vezikulák által közvetített lisztharmat gomba ellen jelentősen csökken. Feltehetően az árpában lévő lisztharmat módot talált a vezikulák szállításának elnyomására vagy a mérgező rakomány hatástalanítására.
Ezután a molekuláris genetikusok azt akarják megvizsgálni, hogy a sejtváz mely komponensei szolgálnak csúszó sínként az irányított vezikulák transzportjához. Azt is feltételezik, hogy a növényi sejtek plazmamembránjában mechanikus stresszérzékelők találhatók, amelyek támadás esetén kiváltják a védelmi vezikulák szintézisét és transzportját.
Végül a méregkoktél pontos kémiai összetételét még tisztázni kell. Érdekes módon összetétele növényfajonként eltérő lehet. Rendkívül sokféle vegyi fegyvert lehet előállítani ugyanazon alapmintázat, azaz irányított vezikulatranszport alapján. A növények ezért valószínűleg rengeteg kémiai hadviselő anyagot hoztak létre a kórokozók elleni küzdelemben.
A Max Planck Társaság (MPG) az alapkutatás intézménye, amelyet elsősorban a szövetségi és az állami kormány finanszíroz. Körülbelül nyolcvan Max Planck Intézet működik.