Хлоропласты могут превращаться в «защитников» растения

С виду хлоропласты похожи на безобидные органеллы, преобразующие свет в энергию, удобную для поглощения растениями, но внутри этих микроскопических растительных и водорослевых клеточных структур скрывается дух воина. Когда патоген поражает растение, хлоропласты перестают создавать энергию из солнечного света и устремляются к месту заражения, чтобы помочь отразить атаки захватчиков. Теперь исследователи определили белок, который мобилизует эти органеллы в оборонительную армию. Препринт статьи ученых опубликован на bioRxiv.org.

Британские ученые заразили родственника табака (Nicotiana benthamiana) ирландским возбудителем голода картофеля (Phytophthora infestans), грибоподобным микробом. Команда заподозрила, что белок под названием CHUP1 играет роль в сплочении хлоропластов для защиты растительного организма при возникновении опасности. Это вещество известно тем, что помогает перемещать хлоропласты туда, где больше всего света, а затем прикрепляет органеллы к клеточной мембране.

В экспериментах, когда исследователи отключали ген белка CHUP1, хлоропласты переставали реагировать на инфекцию. Но когда ген был активным, эти органеллы отключали свои фотосинтетические механизмы и давали отпор «неприятелю».

Вторжение инфекционных агентов вызывало каскад молекулярных сигналов, которые побудили CHUP1 мобилизовать хлоропласты. Хлоропласты вытягивали щупальца, которые называются стромулы, чтобы связаться друг с другом, возможно, для передачи информации друг другу. Затем CHUP1 направил эти скопления хлоропластов в место заражения. Там эта армия обхватила придатки микроба, называемые гаусториями, и выпустила токсичные побочные продукты фотосинтеза. Хлоропласты даже, казалось, сдавливали гаустории, пока они не разрушилась.

По словам ученых, такое поведение хлоропластов можно объяснить в рамках теории, что хлоропласты когда-то были фотосинтезирующими бактериями, которые были захвачены миллионами лет назад общим предком растений и водоросли. Возможно, это приспособление — пережиток примитивной системы защиты хлоропластов, которую растения использовали для собственного иммунитета.