Datum: 12.04.2021
Volné kyslíkové radikály pomáhají rostlinám bojovat s chorobami
V každé rostlinné a živočišné buňce vznikají při zpracování živin jako vedlejší odpadní produkty molekuly, které obsahují tzv. reaktivní kyslík (reaktivní kyslíkový radikál, anglicky „reactive oxygen species“, ROS). Ten díky jednomu „přebývajícímu“ (nespárovanému) elektronu velmi ochotně reaguje téměř se vším v buňce, což pro ni může být dost nebezpečné. Proto se buňky v průběhu evoluce naučily nejen to, jak tyto vedlejší produkty „držet na uzdě”, ale začaly je také využívat ve svůj prospěch. Jejich přesně odměřená, malá množství slouží k dorozumívání buněk mezi sebou, využívá je ale třeba i imunitní systém k likvidaci různých patogenů.
Nejnovější vědecké poznatky o reaktivních formách kyslíku a jejich roli v boji proti patogenům rostlin zhodnotil výzkumný tým z České republiky, Finska, Japonska a USA pod vedením Michaela Wrzaczka (Biologické centrum CAS / Univerzita v Helsinkách) a prof. Gitty Coakerové (University of California Davis). Ve studii, publikované 12. dubna v Nature Plants, vědci ukazují, že rostliny i zvířata i přes svou rozdílnost používají překvapivě podobné mechanismy ke kontrole těchto potenciálně škodlivých forem kyslíku v buňkách. Tato pozoruhodná buněčná ochrana může podnítit nový výzkum, díky němuž budou plodiny v budoucnu odolnější vůči chorobám.
Autoři shrnuli nejnovější informace o úloze reaktivních forem kyslíku v rostlinách, zejména s ohledem na patogenní mikroby, a výzkum z různorodých studií scelili do nového modelu, který popisuje, jak reaktivní formy kyslíku pomáhají jako poslové při obranných reakcích. Rovněž se podrobně zaměřili na enzymy, které aktivně produkují reaktivní formy kyslíku v reakci na kontakt s patogenem, a to nejen v rostlinách, ale i u lidí. Předpokládalo se, že živočišné a rostlinné buňky se v tomto ohledu liší. Evoluční analýza a modelování proteinové struktury enzymů, které se na této regulaci reaktivních forem kyslíku podílejí, však ukázaly, že v hlavních částech zůstaly tyto enzymy silně zachovány u rostlin i živočichů shodné. Díky tomu můžeme přenést znalosti o tom, jak jsou tyto enzymy regulovány u lidí, na rostliny, kde je zatím toto téma méně prozkoumané, což v budoucnu můžeme použít pro zvýšení odolnosti rostlin vůči chorobám.
Publikace
Stress-induced reactive oxygen species compartmentalization, perception and signalling. Bardo Castro, Matteo Citterico, Sachie Kimura, Danielle Stevens, Michael Wrzaczek, Gitta Coaker. Nature Plants https://www.nature.com/articles/s41477-021-00887-0
Michael Vrzaczek je novou posilou Ústavou molekulární biologie rostlin Biologického centra AV ČR. O své práci a stěhování do Čech hovořil v rozhovoru pro server vedavyzkum.cz: Michael Wrzaczek: Výzkum v Česku směřuje do mezinárodního centra pozornosti
