Ученые из Ратгерского университета и Брукхейвенской национальной лаборатории наконец разгадали структуру и принцип работы важного растительного белка — метакаспазы 9. Это открытие, к которому шли три десятилетия, может усовершенствовать защиту растений от болезней.

Результаты опубликованы в издании Nature Communications.

Метакаспаза 9 — это фермент, который разрезает другие белки. Он играет ключевую роль в запрограммированной гибели клеток — процессе, когда растение намеренно убивает часть своих клеток, чтобы остановить инфекцию. Исследователи использовали рентгеновскую кристаллографию и компьютерное моделирование, чтобы увидеть, как именно этот белок активируется при изменении кислотности. Оказалось, что одни его части работают как «тормоз», а другие — как „педаль газа“, включая фермент только в нужный момент.

Уже подана заявка на патент: ученые создали сверхактивную версию метакаспазы 9, которая может заранее убивать зараженные клетки, лишая патогены пищи.

Это особенно полезно против биотрофов — организмов, питающихся живыми тканями (например, фитофторы, вызвавшей картофельный голод в Ирландии). А против некротрофов, которые сначала убивают клетки, а потом их поедают, можно, наоборот, заблокировать этот фермент, чтобы замедлить заражение.

Белая гниль, мучнистая роса, ржавчина — ежегодно эти болезни уничтожают до 20% урожая, принося убытки в сотни миллиардов долларов. Традиционные фунгициды токсичны и малоэффективны, а новая технология позволит бороться с инфекциями точечно, без вреда для экологии.

Этот прорыв дает два ключевых преимущества:

• Точная защита урожая — вместо химии, отравляющей почву, можно использовать естественные механизмы растений.
• Универсальность — метакаспаза 9 участвует в борьбе с разными патогенами, а значит, метод применим к множеству культур.

Пока неясно, как сверхактивная метакаспаза 9 повлияет на рост растений в долгосрочной перспективе: не приведет ли ее постоянная активация к преждевременному старению тканей?

Ранее ученые выяснили, как почвенные бактерии влияют на жизнь растений.