Биологи разобрались с молекулярным механизмом, который радикально меняет деятельность хлоропластов. Обычно эти внутриклеточные органеллы растений отвечают за фотосинтез, но в случае опасности могут стать частью иммунной системы и атаковать неприятеля. Результаты работы изложены в препринте на сайте bioRxiv.org.

Хлоропласты — это органеллы клеток большинства растений, обеспечивающие возможность проведения фотосинтеза, то есть преобразования энергии солнечного света. Помимо этой задачи, они также принимают участие в другой деятельности. В частности, в них происходит образование жирных кислот и существенная часть синтеза аминокислот. Но, как оказалось, у хлоропластов есть также и другая функция, не похожая на другие, — иммунная. Когда чужеродный организм атакует растение, эти органеллы перестают преобразовывать солнечный свет и начинают бороться с инфекцией.

В новой работе биологи определили, какой именно белок вызывает резкое изменение деятельности хлоропластов. В рамках работы ученые инфицировали растение Nicotiana benthamianaвызывающим фитофтороз микроскопическим организмом Phytophthora infestans. Авторы подозревали, что в иммунной активность органелл участвует белок CHUP1, который доказано помогает хлоропластам перемещаться для лучшего усвоения солнечного света. Биологи подавили экспрессию соответствующего гена, в результате чего хлоропласты практически перестали реагировать на инфекцию.

Ученым удалось выяснить, что заражение вызывает сложный каскад молекулярных сигналов, который завершается мобилизацией хлоропластов белком CHUP1. В результате органеллы отращивали специальные придатки — стромулы — которые соединяли их с другими хлоропластами. Затем CHUP1 наплавлял такие скопления органелл к месту инфекции. Там стромулы обхватывали длинные отростки патогена под называнием гаустории и выпускали токсичные побочные продукты фотосинтеза. Авторы считают, что такое подведение может быть видоизмененной формой бактериальной защиты, которая была свойственна предкам хлоропластов — свободноживущим бактериям.