تعمل النباتات باستمرار على تطوير مستقبلات مناعية جديدة لمسببات الأمراض المتغيرة باستمرار. تتبع باحث مركز ريكن RIKEN (وهو معهد وطني للبحث العلمي في اليابان) لعلوم الموارد المستدامة (CSRS) الأصل والمسار التطوري للمستقبلات المناعية النباتية. سيسهل اكتشافهم تحديد جينات المستقبلات المناعية ويمكن أن يساعد في تطوير محاصيل مقاومة لمسببات الأمراض. نُشرت هذه الدراسة في مجلة Nature Communications.
كما هو الحال في الحيوانات، تتمتع النباتات باستجابات مناعية تساعدها في الدفاع ضد مسببات الأمراض مثل الفيروسات والبكتيريا والفطريات. قبل التخلص من الأعداء، يجب اكتشافهم أولاً، ويتحقق ذلك عن طريق مستقبلات التعرف على الأنماط الموجودة على سطح الخلايا النباتية. تعتمد قدرة هذه المستقبلات على اكتشاف الأنماط الجزيئية المرتبطة بمسببات الأمراض على نوعين من البروتينات، تسمى RLPs وRLKs، ويحتوي كلاهما على تكرارات غنية بالليوسين، وهي أجزاء من البروتين يظهر فيها الحمض الأميني الليوسين عدة مرات.
لتتبع تطور مناعة النبات، فحص فريق البحث الدولي بقيادة كين شيراسو وياسوهيرو كادوتا أعداد المستقبلات وأنماطها. وحللوا أكثر من 170 ألف جين يشفر RLKs وحوالي 40 ألف جين يشفر RLPs، والتي حصلوا عليها من البيانات المتاحة للجمهور المأخوذة من 350 نوعًا نباتيًا. اكتشفوا أن RLKs وRLKs ذات التكرارات الغنية بالليوسين كانت أكثر أنواع المستقبلات وفرة بين جميع الأنواع النباتية، وتشكل ما يقرب من نصف RLKs و70% من RLPs.
من المعروف أن بروتينات RLP وبعض بروتينات RLK تحتوي على منطقة خاصة تسمى الجزيرة تعتبر ضرورية للتعرف على أجزاء من مسببات الأمراض. كشف التحقيق الذي أجراه فريق البحث أنه من بين RLPs التي تحتوي على التكرارات الغنية بالليوسين، كانت هذه المنطقة الخاصة موجودة دائمًا في نفس المكان؛ بين التكرارات الرابعة والخامسة الغنية بالليوسين. عثر العلماء على مناطق البروتينات هذه مرتبطة بالاستجابات المناعية. واكتشف الفريق أيضًا أن منطقة الجزيرة تقع في نفس الموقع في بعض بروتينات RLKs، والتي تنتمي جميعها تقريبًا إلى مجموعة وظيفية تنظم النمو والتطور.
أظهر التحليل المقارن أن تسلسل التكرارات الأربعة أسفل منطقة الجزيرة كان متشابهًا جدًا بين نوعي كاشفات البروتين، مما يشير إلى أنهم يمتلكون أصلًا تطوريًا مشتركًا. تحتوي هذه المجموعات الأربع من تكرارات الليوسين على أقسام ضرورية للارتباط بنفس المستقبل المشارك، المسمى BAK1. وهذا يعني أن RLPs المرتبطة بالمناعة وRLKs المرتبطة بالنمو ورثت القدرة على ربط BAK1 من سلف مشترك.
يقول برونو بوك مان نجو، الذي أجرى الدراسة: «من المثير للاهتمام أننا وجدنا أن تبادل المناطق الأربع للتكرارات الغنية بالليوسين بين هذه المستقبلات لم يعطل وظائفها». أدى إنشاء مستقبل هجين من خلال الجمع بين RLK المرتبط بالنمو وRLP المرتبط بالمناعة إلى مستقبل هجين يتعرف على مسببات الأمراض ويحفز الاستجابات المناعية والمتعلقة بالنمو. وهذا يعني أن العلماء يجب أن يكونوا قادرين على هندسة المستقبلات بوظائف جديدة عن طريق تبديل تلك الوحدات.
تناولت هذه الدراسة أصول مناعة النبات على المستوى الجزيئي، وأظهرت أن التحليل المتزامن للمعلومات من جينومات نباتية متعددة يمكن أن يسمح بالتنبؤ المباشر والدقيق بالجينات المشاركة في مناعة النبات ونموه.
يقول شيراسو: «نقوم حاليًا بعزل المستقبلات المناعية من نباتات مختلفة باستخدام هذه المعلومات، بهدف تطبيقات عملية مثل تطوير محاصيل مقاومة للأمراض في المستقبل».
ترجمة: ولاء سليمان
المصدر: phys.org
