Νέα έρευνα, με επικεφαλής τους επιστήμονες του Washington State University, σχετικά με το πώς οι ιικές πρωτεΐνες αλληλεπιδρούν και μπορούν να απενεργοποιηθούν με σκοπό να βοηθήσουν τα φυτά να αμυνθούν από τους ιούς -- και τελικά να αποτρέψουν τις απώλειες των καλλιεργειών.
Η μελέτη που δημοσιεύτηκε στο Frontiers in Plant Science διαπίστωσε ότι οι ιικές πρωτεΐνες αλληλεπιδρούν μεταξύ τους για να βοηθήσουν έναν ιό να εισβάλει το φυτό ξενιστή του και να ολοκληρώσει τον κύκλο ζωής του. Όταν ορισμένες από αυτές τις ιικές πρωτεΐνες απενεργοποιήθηκαν, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ο ιός δεν μπορούσε να μετακινηθεί από κύτταρο σε κύτταρο. Αυτές οι πρωτεΐνες κάνουν επίσης διπλή δράση, προκαλώντας επίσης ασθένειες.
«Αυτές οι κατασταλτικές πρωτεΐνες που αποσιωπούν αλληλεπιδρούν μεταξύ τους σε έναν απρόσκοπτο, άκρως συντονισμένο χορό lockstep για να βοηθήσουν τον ιό να ξεπεράσει την άμυνα του ξενιστή», δήλωσε ο ιολόγος του WSU Hanu Pappu.
Οι πληροφορίες για τη δυναμική αυτών των αλληλεπιδράσεων θα μπορούσαν να παρέχουν ενδείξεις για τον αποκλεισμό τους, πρόσθεσε ο Pappu.
«Χρησιμοποιούμε προσεγγίσεις επεξεργασίας γονιδιώματος για να κάνουμε ακριβώς αυτό», είπε. «Όσο περισσότερο καταλαβαίνουμε για το πώς αυτοί οι ιοί καταστρέφουν τις αμυντικές «ασπίδες» και προκαλούν ασθένειες, τόσο περισσότερες πιθανότητες έχουμε να σώσουμε φυτά από εισβολείς ιού».
Ένας σιωπηλός, παρασκηνιακός αγώνας εξοπλισμών μεταξύ των φυτών και των ιών που τα λεηλατούν, συνεχίζεται εδώ και εκατομμύρια χρόνια. Οι ιογενείς ασθένειες κοστίζουν πάνω από ένα δισεκατομμύριο δολάρια σε απώλειες ετησίως σε τρόφιμα, ζωοτροφές και καλλιέργειες φυτικών ινών παγκοσμίως, σύμφωνα με τον Οργανισμό Τροφίμων και Γεωργίας (FAO) των Ηνωμένων Εθνών.
Τα φυτά έχουν αναπτύξει ένα εξελιγμένο αμυντικό σύστημα για να προστατεύονται από μόλυνση, που περιλαμβάνει εξαιρετικά χορογραφημένα κυτταρικά γεγονότα που προκαλούνται από ιογενή επίθεση, είπε ο Pappu. Τα φυτά χρησιμοποιούν μια μοριακή άμυνα που ονομάζεται παρεμβολή RNA, εν συντομία RNAi, η οποία κόβει το εισερχόμενο ιικό νουκλεϊκό οξύ, εμποδίζοντας τον ιό να χειριστεί τα κύτταρα-ξενιστές. Οι ιοί με τη σειρά τους εξελίχθηκαν, παράγοντας μόρια που ονομάζονται «σιωπηρές κατασταλτικές πρωτεΐνες» που μπορούν να απενεργοποιήσουν την άμυνα RNAi των ξενιστών τους.
"Το Star Trek's Federation-versus-Klingons παίζει στην πραγματική ζωή", είπε ο Pappu. "Όταν το φυτό αισθάνεται μια επίθεση από έναν ιό, οι "ασπίδες" του ανεβαίνουν. Οι ιοί βρίσκουν τρόπους να κατεβάσουν τις ασπίδες ή να γλιστρήσουν μέσα τους και τελικά να καταλάβουν το φυτό."
Ο Pappu και ο Samuel H. Smith διακεκριμένος καθηγητής στο Τμήμα Φυτικής Παθολογίας του WSU, μελετούν ιικές πρωτεΐνες που καταστέλλουν ή αποφεύγουν την άμυνα των φυτών, επινοώντας τελικά τρόπους για να βοηθήσουν τα φυτά να απωθούν τα παθογόνα. Αυτός και η ομάδα του έχουν μελετήσει μια ομάδα παθογόνων που ονομάζονται geminiviruses -- μεταξύ των πιο καταστροφικών για τις καλλιέργειες ιών σε πολλά μέρη του κόσμου.
Ο Ying Zhai, ένας ερευνητικός συνεργάτης του WSU, ξεκίνησε να προσδιορίσει ποιες ιικές πρωτεΐνες καταστέλλουν την άμυνα και να κατανοήσει πώς αυτά τα μόρια αλληλεπιδρούν με άλλες ιικές πρωτεΐνες κατά τη μόλυνση. Δουλεύοντας με τον Anirban Roy και την ομάδα του στο Ινδικό Ινστιτούτο Γεωργικών Ερευνών, εξέτασε έναν συγκεκριμένο, επιβλαβή διδύμο ιό, τον ιό του μωσαϊκού της κίτρινης φλέβας του Κρότωνα. Οι Ying και Roy έμαθαν πού βρίσκεται ο ιϊκός καταστολέας σίγασης μέσα στα κύτταρα, πώς αλληλεπιδρά με τα κύτταρα και προκαλεί συμπτώματα και πώς βοηθά τον ιό να μετακινηθεί από κύτταρο σε κύτταρο.
Χρησιμοποιώντας μια τεχνική που ονομάζεται ομοεστιακή μικροσκοπία, η οποία εστιάζει μια σφιχτή δέσμη φωτός σε μια μικρή περιοχή στόχο, ο Dan Mullendore στο Κέντρο Μικροσκοπίας και Απεικόνισης Franceschi του WSU μελέτησε μεμονωμένες ιικές πρωτεΐνες και πού εντοπίζονται μέσα στα κύτταρα ξενιστές.
Ενώ οι περισσότεροι ιοί παράγουν μία πρωτεΐνη με συγκεκριμένη λειτουργία για να νικήσουν τον ξενιστή τους, οι Zhai και Roy διαπίστωσαν ότι αυτός ο δίδυμος ιός δεν περιείχε μόνο μία αλλά τέσσερις διαφορετικές πρωτεΐνες που συμμετέχουν στη μείωση της άμυνας των φυτών. Χρησιμοποιώντας πολύ ευαίσθητες μοριακές και μικροσκοπικές μεθόδους, διαπίστωσαν ότι αυτές οι ιικές πρωτεΐνες αλληλεπιδρούν για να βοηθήσουν τον ιό. Όταν κάποιοι ήταν απενεργοποιημένοι, ο ιός δεν μπορούσε να εξαπλωθεί στο φυτό.
Άλλοι ερευνητές στη μελέτη περιλαμβάνουν τον Hao Peng στο Τμήμα Φυτικής Παθολογίας του WSU. και Gurpreet Kaur, Bikash Mandal, και Sunil Kumar Mukherjee του Advanced Center for Plant Virology, Indian Agricultural Research Institute, Νέο Δελχί.
Το έργο υποστηρίχθηκε από τη χρηματοδότηση του Εθνικού Ινστιτούτου Τροφίμων και Γεωργίας του Υπουργείου Γεωργίας των Η.Π.Α.
Πηγή: ScienceDaily