#FungalManipulacja #PlantFungiInteraction #SymbioticFungi #PathogenicFungi #ProteinStructures #AMFungi #EffectorProteins #PlantHealth #Rolnictwo #AlphaFold2 #PlantMicrobeInteractions #GatsbyCharitableFoundation #SLCU
Naukowcy z Sainsbury Laboratory Cambridge University (SLCU) dokonali przełomowego odkrycia, ujawniając, że grzyby symbiotyczne i chorobotwórcze, mimo że są daleko spokrewnione, wykorzystują podobną grupę białek do manipulowania roślinami i zasiedlania roślin. Badania te, w ramach których porównano białka wydzielane przez te grzyby przy użyciu zaawansowanej technologii sztucznej inteligencji, rzucają światło na mechanizmy leżące u podstaw interakcji roślina-grzyby. Odkrycia mają znaczące implikacje dla rolnictwa i ekosystemów naturalnych, ponieważ zrozumienie tych narzędzi molekularnych może poprawić potencjalnie korzystne relacje między roślinami a grzybami, stwarzając jednocześnie ryzyko zwiększonej podatności na patogeny.
Sebastian Schornack i jego zespół badawczy w SLCU zajmują się identyfikacją i charakteryzacją nowych efektorów mikoryzy arbuskularnej (AM), czyli białek wydzielanych przez grzyby symbiotyczne w celu ułatwienia ich kolonizacji korzeni roślin. W celu odkrycia strategii stosowanych przez grzyby chorobotwórcze i symbiotyczne zespół wykorzystał program komputerowy AlphaFold2 AI, potężne narzędzie do przewidywania struktur białek. Umożliwiło im to porównanie białek wydzielanych przez grzyby symbiotyczne i patogenne, co ostatecznie doprowadziło do odkrycia strukturalnie podobnej grupy białek kodowanych w genomach obu typów grzybów.
Wyniki badania mają daleko idące konsekwencje dla zdrowia roślin i rolnictwa. Grzyby symbiotyczne, takie jak grzyby AM, odgrywają kluczową rolę w pobieraniu składników odżywczych, wspieraniu wzrostu roślin i obronie przed patogenami. Z drugiej strony grzyby chorobotwórcze, takie jak Fusarium oxysporum, są niszczycielskimi patogenami, które zagrażają ważnym uprawom, takim jak banany i palmy olejowe. Identyfikacja wspólnych białek, znanych jako białka dwudomenowe Fusarium oxysporum lycopersici (FOLD), sugeruje, że białka te przyczyniają się do zdolności grzybów symbiotycznych i patogennych do pomyślnego zasiedlania roślin.
Dr Schornack podkreśla, że wzmocnienie powiązań AM w uprawach może korzystnie wpłynąć na wzrost roślin, ale może również zwiększyć ich podatność na patogeny. Odkrycie to rodzi pytania dotyczące obecności i funkcji tych białek w grzybach symbiotycznych oraz potencjalnych konsekwencji dla interakcji roślina-mikrob.
Zrozumienie różnorodności i podobieństwa efektorów wykorzystywanych zarówno przez symbionty, jak i patogeny ma kluczowe znaczenie dla rozwikłania zawiłości interakcji roślina-mikrob. Chociaż białka efektorowe w związkach roślina-patogen są stosunkowo dobrze zbadane, nasza wiedza na temat interakcji roślina-symbiont, takich jak te z udziałem grzybów AM, jest ograniczona. Odkrywanie różnych efektorów zaangażowanych w relację roślina-symbiont jest głównym przedmiotem trwających badań zespołu Schornack.
To przełomowe badanie było możliwe dzięki finansowaniu z Fundacji Charytatywnej Gatsby'ego, Towarzystwa Królewskiego i Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych.