Cell Host & Microbe: Растения научились не заражать потомство — на очереди человек

Учёные выяснили, как растения защищают своё потомство от вирусов. Это открытие поможет получать более здоровые урожаи и снизить передачу болезней от матерей к детям.

Вирусы часто распространяются через торговлю семенами, что представляет собой глобальную проблему.

Вирусы могут годами прятаться в семенах, это одна из самых важных проблем в сельском хозяйстве, — говорит заслуженный профессор Калифорнийского университета в Риверсайде Шоу-Вей Динг с кафедры микробиологии и патологии растений.

Результаты опубликованы в журнале Cell Host & Microbe.

Материнское растение с вирусом производит 100 семян, и лишь от 0 до 5% из них могут быть заражены. Учёные долго пытались понять, как растению удаётся предотвратить распространение вируса на молодые растения.

Команда учёных под руководством UCR определила иммунный путь, который предотвращает передачу вируса от родителей к потомству. Результаты исследования подробно описаны в новой статье.

Сотни сортов арабидопсиса были заражены вирусом огуречной мозаики. Этот вирус может поражать более 1000 видов растений и вызывать пожелтение, появление пятен и узоров на поверхности листьев и плодов.

Учёные исследовали эти растения, чтобы определить гены, которые делают их устойчивыми к вирусу. Наиболее важными оказались два гена, которые функционируют только на ранних стадиях развития семян. Они работают по пути РНК-интерференции.

Генетическая информация в клетках превращается из ДНК в РНК, а затем в белки. Иногда двухцепочечную РНК разрезают на более мелкие фрагменты — малые интерферирующие РНК (siRNA). Они блокируют производство белков, некоторые из которых могут быть от вируса.

Динг объясняет, что многие организмы производят siRNA для контроля и подавления вирусных инфекций. По его мнению, причина устойчивости семян к вирусам заключается в активности противовирусного пути РНК-интерференции во время развития семян в материнском растении.

Исследователи проверили гипотезу, создав мутантные растения без двух ключевых генов пути РНК-интерференции. Эти гены отвечают за создание ферментов dicer-like 2 и dicer-like 4.

Без этих ферментов растение не может производить siRNA для борьбы с вирусами. Без siRNAs противовирусные иммунные пути не работают, говорит Динг.

Мутантные растения росли нормально и производили семена. Но когда их заразили вирусом огуречной мозаики, у них появились серьёзные симптомы: они стали производить меньше семян, а скорость передачи вируса увеличилась в десять раз. До 40% новых сеянцев были заражены.

Динг говорит:

Мы были очень взволнованы этим результатом.

Исследователи попытались выяснить, как вирусы заражают небольшой процент семян, несмотря на сильное подавление иммунитета у немутантных растений. Они обнаружили, что это происходит из-за белка, который вирус экспрессирует и который блокирует путь РНК-интерференции в материнских растениях.

Теперь исследовательская группа проверит, можно ли снизить уровень передачи вируса ещё больше, усилив иммунный путь, выявленный в семенах.

Этот путь распространён среди разных организмов, поэтому открытие может быть важно и для профилактики заболеваний у животных, и для человека.

Исследователи изучают возможность применения полученных знаний для снижения уровня вертикальной передачи вируса Зика. Заражение им во время беременности может вызвать серьёзные врождённые дефекты у ребёнка.

Вирус Зика экспрессирует несколько белков, которые блокируют путь РНК-интерференции. Исследователи предполагают, что с помощью новых лекарств можно будет подавить функцию этих белков и предотвратить передачу инфекции.

19.09.2024