De trucen van ziektemakers gebruiken voor resistentie
Planten en ziektemakers zijn betrokken in een eeuwige strijd. Diegene die wint, leeft om het volgende gevecht aan te gaan. Veel van die strijd vindt plaats in de extracellulaire ruimtes, de ruimte tussen cellen, in planten. Daar scheiden planten verdedigingsmoleculen uit, zoals proteasen, glycosidasen, en lipasen. En de ziektemakers, die doen dat ook.
Een groep van de proteasen waarvan de activiteit nodig is voor resistentie tegen ziektemakers zijn de PLCPs. Helaas is dit voor de tomaat infecterende oömycyte Phytophthora infestans geen probleem. Deze brengt PLCP remmende eiwitten genaamd EpiCs met zich mee. En nu komt er een twist, deze oömycyte heeft ook z’n eigen type PLCPs.
Dit laatste intrigeerde een groep onderzoekers in het Verenigd Koninkrijk. Daarom karakteriseerde de onderzoekers de oömycyte PLCPs. Twee daarvan vielen op en werden in meer detail bestudeerd, Pain1 en Pain2. Sequentie en activiteit analyse suggereren dat deze proteasen op verschillende doelen afgaan. Daarnaast bleek dat Pain1 en Pain2 de infectie van de oömycyte bevorderen.
Pain1 en Pain2 worden niet geremd door EpiC
Vervolgens vroegen de onderzoekers zich af hoe deze ziektemakers proteasen hun werk konden doen terwijl er ook van de ziektemaker afkomstige EpiCs aanwezig waren. Bij nader bestudering zagen de onderzoekers terwijl de activiteit van de van tomaat afkomstige PLCP C14 door de oömycyte EpiC werd geremd, dit niet het geval was voor de oömycyte afkomstige Pain1 en Pain2.
Vervolgens wende de onderzoekers zich tot eiwit-eiwit interactie modellen van EpiC en Pain1 en van EpiC en C14. Door de twee modellen te vergelijken vonden de onderzoekers een groep van zeven aminozuren die belangrijk zijn voor de interactie met EpiC. Deze zeven aminozuren weren verschillend in Pain1 en C14.
Daarop paste de onderzoekers deze zeven aminozuren in C14 aan zodat ze gelijk waren met die in Pain1. Deze geëngineerde C14 had vergelijkbare activiteit met de normale C14, een indicatie dat het eiwit nog steeds z’n werk kon doen. Vervolgens observeerde de onderzoekers het effect ven de geëngineerde C14 op Phytophthora infestans infectie. Terwijl de planten met niet-geëngineerde C14 makkelijk geïnfecteerd raakte, bleek dat voor planten met de geëngineerde C14 minder het geval.
Deze studie laat zien dat bestudering van de verschillende onderdelen van een ziektemakers arsenaal kan helpen om veredelaars planten een voordeel te geven in de eeuwig durende strijd tussen planten en ziektemakers.
Literatuur
J. Huang, A. Penrose, L. Ossorio Carballo, & R.A.L. van der Hoorn, Pathogen-inspired engineering of plant protease enhances late blight resistance, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 123 (2) e2524700123, https://doi.org/10.1073/pnas.2524700123 (2026).
Plant en Zo 