突破性的研究显示植物如何感知世界

植物缺乏眼睛和耳朵,但他们仍然可以看到,听到,闻到和应对环境线索和dangers-especially致命的病原体。他们这么做的帮助下数以百计的膜蛋白,可以感知的微生物或其他压力。

只有一小部分的这些传感蛋白通过古典遗传学研究,和知识对这些传感器函数彼此通过形成复合物是稀缺的。现在,一个国际研究小组的研究从四个国家包括Shahid穆赫塔尔,博士和研究生盖“TC”Howton Birmingham-has阿拉巴马大学创造了第一个网络图200这些蛋白质。地图显示了几个关键蛋白质充当主节点网络完整性的关键,地图也揭示了未知的交互。

“这是一项开创性的工作来识别这些蛋白质之间相互作用的第一层,“穆赫塔尔说,生物学助理教授在阿拉巴马大学艺术与科学学院的。“这些交互的理解可能会导致增加植物抵抗病原体的方法,或热等压力,干旱、盐碱或冷休克。这个还可以为未来的研究提供一个路线图,全世界的科学家。”

国际团队,总部设在欧洲,加拿大和美国,是由约瑟夫Belkhadir,博士,孟德尔研究所分子植物生物学,奥地利的维也纳。这项研究已经发表在《自然》杂志上。

小说全面互动网络图集中在最重要的一个类别的这些传感蛋白,富亮氨酸重复受体激酶,或LRR-receptor激酶,在结构上类似于人类的toll样受体.

LRR-receptor激酶家族的蛋白质在植物和动物,主要是负责感知环境。在工厂,他们有一个细胞外蛋白质领域,扩展超出了细胞膜,它可以识别化学信号,如生长激素或部分从病原体的蛋白质。然后受体激酶启动应对这些信号在细胞内,使用一个胞内域的蛋白质.

模式植物拟南芥包含超过600种不同的受体kinases-50倍人类是植物生长的关键,开发、免疫力和应激反应。到目前为止,只有少数已知函数,是知之甚少受体如何相互协调拥响应信号。

自然研究,Belkhadir实验室测试细胞外域之间的相互作用的受体以成对的方式处理超过400细胞外LRR-receptor激酶域和40000年执行交互测试。

积极互动是用来产生互动地图显示这些受体激酶相互作用如何,567年总高信任度的交互。

实验室的大卫格特曼博士和Darrell Desveaux博士,多伦多大学,加拿大,分析了受体交互地图使用算法来生成不同的假设,这些预测和验证的实验室Belkhadir和西里尔Zipfel,博士,Sainsbury实验室,英国诺维奇。

UAB,穆赫塔尔和Howton测试372的胞内域LRR-receptor激酶的细胞外域显示高信任度交互,胞内域是否还显示强烈的相互作用。一半以上,这表明这些受体复合物的形成需要信号感知和下游信号转导。这也表明验证细胞外的生物意义域的交互。

穆赫塔尔UAB的实验室已克隆的几乎所有的胞内域LRR-receptor激酶的拟南芥。“这是为了理解植物如何应对病原体或病原体如何劫持免疫系统,一个地区的利益,“穆赫塔尔说。

本质的研究包括了两个主要的惊喜,说亚当•莫特博士,多伦多大学。LRR-receptor激酶有小细胞外与其他LRR-receptor激酶域相互作用往往比那些大的领域。这表明小受体激酶进化协调行动的其他受体。第二,研究人员发现一些未知的LRR-receptor激酶,出现网络完整性的关键。

最重要的一个,被称为顶点,将引起严重的破坏网络的其余部分如果删除。研究人员发现,删除顶点,和其他几个LRR-receptor激酶,确实影响了植物开发和免疫反应,即使这些反应是由受体激酶几个网络步骤远离顶端节点。

这个新的了解受体激酶相互作用的可能帮助研究人员识别重要的受体激酶,可以修改商业作物应激反应,使它们抵抗全球变暖等环境压力和病原体。

“未来网络发达在这项研究中允许研究人员理解这些受体的未知的连接,“Howton说。“这可用于更好地理解知识植物在完整的上下文感知环境的植物吗细胞表面受体."