Растения обладают молекулярным комплексом глушителей различных патогенов на листьях

Вместе с листьями салата мы съедаем целый пул молекул рибонуклеиновой кислоты (РНК), которые будут взаимодействовать с микробиомом кишечника. Исследователи доказали, что поверхности листьев растений покрыты разнообразным набором молекул рибонуклеиновой кислоты - РНК. Это открытие предполагает, что РНК, присутствующая на поверхности листьев, может играть роль в формировании микробных сообществ, которые их населяют, потенциально влияя на здоровье растений и взаимодействие в их среде.

Листья растений колонизируются сложным сообществом микробов, которое формируется генетикой хозяина. На примере модельного растения резуховидка Таля, Arabidopsis thaliana, исследователи показали, что листья Arabidopsis покрыты разнообразными РНК растительного происхождения, включая обильные тРНК и фрагменты, полученные из тРНК. Эта РНК поверхности листьев не связана с внеклеточными везикулами или белковыми комплексами, а также она менее деградирована, чем РНК, обнаруженная внутри внеклеточного пространства листьев, что позволяет предположить: РНК поверхности листьев секретируется напрямую, а не выделяется через устьица или гидатоды. Таким образом, считают исследователи, именно эта РНК играет прямую роль в формировании микробиома листьев.

Биологи из Университета Индианы в Блумингтоне опубликовали исследование «Различные растительные РНК покрывают листья Arabidopsis и отличаются от апопластных РНК» в Proceedings of the National Academy of Sciences. Первыми авторами являются Лусия Борниего и Мину Сингла-Растоги, постдокторанты кафедры биологии в Колледже искусств и наук Университета Индианы. Старшим автором является Роджер Иннес, заслуженный профессор биологии.

«Больше всего в этом открытии нас волнует то, что оно указывает на то, что растения могут контролировать свои микробиомы, отчасти регулируя экспрессию генов в микробах с помощью интерференции РНК, - поясняет Иннес. - Интерференция РНК - это хорошо известный тип регуляции генов, при котором клетки могут подавлять экспрессию гена, экспрессируя небольшую РНК, которая может образовывать пары оснований с РНК целевого гена. Этот тип регуляции генов, по-видимому, встречается практически во всех живых организмах, но только недавно было показано, что РНК, продуцируемые одним организмом, могут быть приняты другим организмом, а затем образовать пары оснований с РНК в организме-реципиенте».

«Трансгенная экспрессия двухцепочечной РНК в растениях может вызывать подавление гомологичных мРНК у грибных патогенов. Хотя такое подавление генов, вызванное хозяином, хорошо документировано, молекулярные механизмы, с помощью которых РНК могут перемещаться из цитоплазмы растительных клеток через плазматическую мембрану как клетки-хозяина, так и клетки гриба, плохо изучены. Косвенные доказательства указывают на то, что этот перенос РНК может происходить на очень ранней стадии процесса заражения, до нарушения стенки клетки-хозяина, что и позволило предположить, что подавляющие РНК могут секретироваться на поверхности листьев.

Исследовательской группой установлено, что на поверхности листьев имеется множество РНК, которые удивительно стабильны. Представленные данные предполагают, что эта стабильность может быть связана со способностью РНК образовывать конденсаты с полисахаридами, такими как пектин.

Обнаружив, что листья растений покрыты РНК, эта работа показывает, что микробы, которые колонизируют поверхности листьев, подвергаются воздействию растительной РНК и, вероятно, взаимодействуют с этой РНК. В свою очередь, это, вероятно, влияет на экспрессию генов у этих микробов, что может повлиять на то, какие микробы будут процветать на поверхности листьев.

«Манипуляция микробными сообществами с помощью РНК из окружающей среды, вероятно, происходит и в наших собственных кишечниках, причем РНК секретируется нашими эпителиальными клетками кишечника.