2019-04-13 08:14:01
植物免疫系统通过小脂肪酸分子检测细菌

与人类和动物一样,植物在免疫系统的帮助下可以抵御病原体。但他们如何激活他们的细胞防御?慕尼黑工业大学(TUM)的研究人员现已发现,植物细胞中的受体通过简单的分子构建块识别细菌。

“植物的免疫系统比我们想象的要复杂得多,”慕尼黑工业大学植物病理学主席Stefanie Ranf博士说。生物化学家与国际研究团队一起发现了激活植物防御的物质。

到目前为止,科学家们一直认为植物细胞 - 与人类和动物相似 - 通过复杂的分子化合物识别细菌,例如细菌细胞壁。特别是,某些由脂肪样部分和糖分子,脂多糖或LPS组成的分子被怀疑引发免疫反应。

2015年,Ranf的团队成功鉴定了各自的受体蛋白:脂寡糖特异性降低的诱导,或简称LORE。所有实验表明,当LORE蛋白从某些细菌的细胞壁检测到LPS分子时,它会激活植物细胞的免疫系统。

回归导致正确的轨道

“当我们想要更密切地研究这种受体蛋白时,出乎意料的是,”Ranf回忆道。 “我们的目标是找出LORE如何区分不同的LPS分子。为此,我们需要高纯度的LPS。”

研究人员发现,只有含有某些短脂肪酸成分的LPS样品才能引发植物防御。令人惊讶的是,他们在所有这些活性LPS样品中发现了极强的粘附游离脂肪酸分子。经过数月的实验,该团队才能将这些游离脂肪酸与LPS分离。

“当我们最终成功生产高度纯化的LPS时,很明显植物细胞根本没有对它们产生反应!因此,很明显免疫反应不是由LPS引发的,而是由这些短脂肪酸引发的” Ranf。

针对细菌构建块

与更大的LPS相比,3-羟基脂肪酸是非常简单的化学结构单元。它们是细菌必不可少的,并且大量生产以掺入各种细胞组分中。

“植物细胞通过这些基本构建块识别细菌的策略非常复杂;细菌需要这些3-羟基脂肪酸,因此无法绕过免疫反应,”Ranf总结道。

植物健身计划

将来,这些结果可能有助于育种或基因工程改良免疫反应。还可以想到用3-羟基脂肪酸处理的植物对病原体具有增加的抗性。

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