Международная команда учёных сделала шаг к решению одной из самых загадочных проблем в ботанике и агрономии: они выяснили, почему некоторые растения гибнут сразу после скрещивания. Причиной оказалась аутоиммунная реакция, вызванная внутренними сбоями в белковых комплексах, которую растения принимают за внешнюю угрозу.
Явление гибридного некроза долго оставалось загадкой. При попытке скрестить два здоровых сорта растение-потомок вдруг погибает — как будто атакован вирусом. Исследователи из KAIST, Южной Кореи, с помощью криоэлектронной микроскопии изучили структуру белка DM3, который неожиданно оказался виновником этого процесса.
«Мы представили новый взгляд на иммунную систему растений, используя феномен аутоиммунитета. Это исследование объединяет генетику, клеточную биологию и структурную биохимию».
— Гиджон Ким, исследователь проекта
DM3 — это фермент, участвующий в защите растения. Но если он взаимодействует с другими белками «неправильно», то вся система опознаёт его как угрозу. Один вариант DM3 создаёт стабильную комбинацию из шести белков и остаётся «невидимым» для иммунной системы. Второй же — формирует аномальный комплекс, который вызывает тревогу, и организм начинает уничтожать сам себя.
Учёные доказали, что дело не в функции фермента, а в том, как сильно и правильно он связывается с другими белками. Эти малейшие различия запускают катастрофические реакции, особенно при скрещивании сортов, чьи белки «не сочетаются» друг с другом.
Полученные данные не только проливают свет на природу гибридного некроза, но и открывают путь к созданию безопасных селекционных стратегий. Теперь, зная, какие комбинации белков приводят к конфликту, можно заранее прогнозировать, какие сорта несовместимы. Это радикально повышает точность и безопасность в сельском хозяйстве и генной инженерии.
Исследование стало прорывом в понимании того, насколько тонко растения чувствуют любые изменения внутри себя — и как иммунная система может обернуться против собственного тела даже у зелёных организмов.
Источник: news.kaist.ac.kr
