Британські біологи покращили захист рослин проти патогенів за допомогою антитіл, властивих тваринам з родини верблюдових. Внісши ген таких антитіл до гена рецептора власної імунної системи тютюну, науковці забезпечили рослині стійкість проти вірусного збудника. Використовуючи цю технологію, можна створити стійкі до різних інфекцій сорти та зменшити збитки у рослинництві, зазначають автори у журналі Science.
Листок немодифікованого тютюна (зліва) та зміненого геном нанотіл верблюдових (справа) після інфекції патогенним вірусом. ANDRÉS POSBEYIKIAN / SAINSBURY LABORATORY
Яким чином антитіла верблюдів можуть допомогти рослинам?
Імунна система ссавців дуже витончена і складна, завдяки чому здатна швидко адаптуватися до патогенів, що швидко змінюють. При зустрічі з раніше невідомим патогеном вона починає виробляти велику кількість антитіл, які здатні нейтралізувати збудника, і часто вони продовжують циркулювати у крові й після очищення від нього, щоб бути готовим до наступної зустрічі з ним. На цьому ґрунтується і дія вакцин. На відміну від ссавців, рослини таких механізмів не мають, хоча теж страждають від низки інфекційних захворювань, які завдають значні збитки рослинництву.
Науковці Університету Східної Англії подумали, що розв'язати проблему можна, якщо перенести схожий на тваринний імунний захист рослинам. Вони взяли гени нанотіл від верблюдових та внесли їх у ген внутрішньоклітинного імунного рецептора рослин NLR, яким вони розпізнають проникнення патогену у клітини.
Як показав себе задум вченим на практиці?
Дослідники провели модифікацію тютюну Бентама (Nicotiana benthamiana), поєднавши його ген внутрішньоклітинного захисного рецептора з геном нанотіл, які зв'язуються з флуоресцентним білком, що його зручно відстежувати під мікроскопом. Після цього рослину інфікували вірусом картоплі Х (Potato virus X), який вчені змусили виробляти флуоресцентний білок.
Завдяки зв'язаним із рецепторами специфічним нанотілам тютюн успішно боровся з вірусом, перешкоджаючи його розмноженню та поширенню рослиною. Натомість у контрольних рослин, яких не модифікували, хвороба поширилася і завдала шкоди листкам.
Оскільки технології дозволяють отримати нанотіла майже до будь-яких білків, вчені припускають, що їх можна буде використати для забезпечення рослин імунітетом до найпоширеніших збудників захворювань. Така генетична модифікація дасть змогу створювати стійкі сорти рослин швидше, ніж за допомогою селекції, яка не завжди встигає за швидкістю мутацій патогенів. До того ж рослинам можна буде вносити одразу декілька генів нанотіл до різних збудників.