V današnjem Znanstvenem BritOFFu poročamo o prav posebni spojitvi komponent imunskih sistemov rastlin in sesalcev. Britanski raziskovalci in raziskovalke so ustvarili rastlino, ki za svojo obrambo pred patogeni izkorišča posebna protitelesa, ki jih sicer proizvajajo alpake in drugi kamelidi. 

Rastline za obrambo pred patogeni uporabljajo razmeroma omejen in prirojen set obrambnih molekul. V nasprotju z imunskim sistemom sesalcev, ki imajo tudi tako imenovani adaptivni imunski sistem, se rastline s prirojenim odzivom ne morejo hitro odzvati na novo grožnjo, ki jo predstavlja bodisi čisto nov bodisi mutantni patogen. Sesalci namreč ob srečanju z novim patogenom ustvarimo odziv s proizvodnjo protiteles, ki so točno prilagojena novemu patogenu.

Raziskovalci si že dolgo prizadevajo, da bi v rastline načrtno vnesli nekakšno kopijo adaptivnega imunskega sistema sesalcev in jih tako prilagodili za obrambo pred vedno novimi patogeni. Britanska raziskovalna skupina je z metodo genetskega inženiringa preoblikovala rastlinski imunski receptor, imenovan NLR, ki je sicer že del prirojenega imunskega sistema rastline. Del receptorja NLR so raziskovalci združili z majhnim fragmentom protitelesa, ki ga sicer proizvedejo živali iz družine kamelidov. Zakaj ravno kamelidi? Alpake, kamele, lame in drugi kamelidi namreč pri imunskem odzivu na nov patogen ustvarijo poleg običajnih še precej manjša protitelesa. Prepoznavni fragment takšnih protiteles je kar do desetkrat manjši od običajnega protitelesa in ga zato imenujemo nanotelo.

Spojeni himerni receptor NLR-nanotelo so raziskovalci vnesli v modelno rastlino Nicotiana benthamiana - gre za bližnjo sorodnico tobaka. Spojitev rastlinskega receptorja NLR in kamelidnega nanotelesa je omogočila uspešno prepoznavo fluorescenčnega proteina, ki so ga raziskovalci in raziskovalke izrazili na prilagojenem rastlinskem virusu, ki sicer okužuje krompir. Še več, rastline, ki so vsebovale himerni receptor NLR-nanotelo, so se uspešno obranile in ustavile replikacijo virusa.

Čeprav so v predstavljeni študiji britanski raziskovalci in raziskovalke na primeru pokazali, da rastlina uspe prepoznati prilagojeni virus s sintetičnim fluorescirajočim proteinom, bo takšna tehnologija zelo verjetno delovala tudi proti dejanskim patogenom. Kot so za revijo Science navedli raziskovalci, so takšen sistem tudi že razvili in ga testirajo. Razvita tehnologija predstavlja izviren dosežek pri inženiringu imunskega sistema rastlin, ki bo omogočil razvoj odpornejših rastlin.

Nanotelesa, makro čudesa!



Znanstveni BritOFF je natipkal Uroš.

Vir: Kourelis J, Marchal C, Posbeyikian A, Harant A, Kamoun S. NLR immune receptor-nanobody fusions confer plant disease resistance. Science. 2023;379(6635):934-939. doi:10.1126/science.abn4116

Vir slike: Wikipedia (CC Attribution-Share Alike 4.0 International license)