Rostliny používají „trojského koně“ v boji proti útokům plísní

14. 06. 2024 Doc. Dr. Ing. Jaroslav Salava; Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Praha-Ruzyně Choroby Zobrazeno 534x

Vědci z University of California v Riverside objevili tajnou molekulární zbraň, kterou rostliny používají k napadení buněk útočící plísně šedé. Pokud jste někdy viděli chlupatý kousek ovoce ve vaší lednici, viděli jste plíseň šedou. Je to agresivní houba, která infikuje více než 1 400 různých druhů rostlin, téměř všechno ovoce, zeleninu a mnoho květin. Je to druhá nejškodlivější houba potravinářských plodin na světě a ročně způsobuje na plodinách miliardové ztráty.

Rostliny jen tak nesedí a nic nedělají. Snaží se chránit před plísní a teď mají vědci lepší představu, jak to dělají. Nový článek v časopise Cell Host & Microbe popisuje, jak rostliny posílají lipidové „váčky“ naplněné RNA přes nepřátelské linie do buněk agresivní plísně. Jakmile jsou uvnitř, různé druhy RNA vystupují z váčků, aby potlačily infekční buňky, které je nasály.

Vědci zjistili, že rostliny používají váčky, odborně nazývané extracelulární vezikuly, k odeslání malých molekul RNA schopných umlčet geny, díky nimž je plíseň virulentní. Nyní objevili, že tyto váčky mohou také obsahovat molekuly messengerové RNA (mRNA), které napadají důležité buněčné procesy, včetně funkcí organel v buňkách plísní. Tyto mRNA mohou kódovat některé proteiny, které končí v mitochondriích buněk plísní. To jsou motory všech buněk, protože vyrábějí energii. Jakmile jsou uvnitř, naruší strukturu a funkci houbových mitochondrií, a tím inhibují růst a virulenci houby.

Není zcela jasné, proč houba přijímá lipidové váčky. Vědci se domnívají, že může mít pouze hlad. Houba pravděpodobně přijímá vezikuly, protože chce pouze živiny, a neví, že ve váčcích jsou skryty molekuly RNA. Tato strategie rostlin je účinná, protože jedna molekula mRNA může mít na houbu obrovský účinek. Kouzlo dodávání mRNA, namísto jiných forem molekulárních zbraní, spočívá v tom, že jedna RNA může být přeložena do mnoha kopií proteinů. To zesiluje účinek zbraní založených na mRNA.

Plíseň také používá stejné lipidové váčky k dodání malých, škodících RNA do rostlin, které infikují, k potlačení imunity hostitele, což je schopnost vyvinutá jako součást koevolučních závodů ve zbrojení. Protože se RNA snadno degradují, váčky poskytují výbornou ochranu pro přepravu citlivého nákladu, a to jak pro rostliny, tak pro houby.

Během infekcí vždy dochází k mnoha komunikacím a výměnám molekul, zatímco se rostliny a houby snaží proti sobě bojovat. Dříve lidé zkoumali výměnu bílkovin. Nyní vědcům moderní technologie umožnila objevit další důležitou skupinu hráčů v této bitvě. Další výzkum biologických funkcí proteinů kódovaných těmito přenášenými mRNA hostitele nám pomůže porozumět důležitosti mitochondrií v interakcích rostlina-patogen a přesně tomu, jak mohou mRNA modifikovat morfologii a funkce mitochondrií hub.

Do budoucna vědci doufají, že tento objev využijí k vytvoření inovativních, ekologicky šetrných fungicidů na bázi RNA. Ty by nezanechávaly v životním prostředí toxická rezidua a nepůsobily by negativně na lidi ani zvířata. RNA je přítomna ve většině potravin a je snadno stravitelná. Ochrana proti škůdcům a patogenům je nekonečný boj. Pokud dokážeme dodat mRNA, která zasahuje do buněčných funkcí, můžeme být schopni pomoci rostlinám účinněji v této bitvě bojovat.

Plíseň šedá na jahodníku

Šedá hniloba hroznů

Zdroj: Wang S., He B., Wu H., et al. (2023): Plant mRNAs move into a fungal pathogen via extracellular vesicles to reduce infection. Cell Host & Microbe, 32: 1–13, S1931312823004705. doi: 10.1016/j.chom.2023.11.020