Полисахариды

Наиболее исследованы полисахаридные элиситоры из клеточных стенок грибов. Грибы обычно разделяют на несколько групп по типам структурных полисахаридов, присутствующих в их клеточных стенках. Наиболее известны два типа полисахаридов клеточных стенок, обладающих элиситорными функциями: β-1,3-глюканы и хитины (хитозаны). Настоящие грибы содержат в клеточной стенке хитин и глюкан. В клеточных стенках оомицетов содержится до 25 % частично кристаллизованной целлюлозы (β-1,4-глюкана) и основной нецеллюлозный компонент β-1,3-глюкан.

Детально исследован элиситор, выделенный из клеточных стенок и культуральной жидкости Phytophthora megasperms f. sp. glycinea, который индуцирует образование ФА сои глицеоллина. Элиситор представляет собой гептаглюкозид, 5 глюкозных остатков которого связаны в линейную цепь β-1,6 связями, тогда как 2 боковых остатка присоединены β-1,3-связями. При неполном кислотном гидролизе клеточных стенок гриба были получены 300 аналогов элиситора, из которых только один оказался активным. Он индуцировал синтез глицеоллина при концентрации 10 нМ на семядолю, тогда как остальные не проявляли активности даже при концентрации 200 мкМ. Активный гептаглюкозид отличался от неактивных лишь положением, в котором 2 боковых остатка глюкозы присоединялись к основе, состоящей из 5 остатков (рис. 7.4). Гептаглюкозид не обладал видовой специфичностью, поскольку он индуцировал не только образование глицеоолина в сое, но ришитина в картофеле, фазеоллина в фасоли, капсидиола в перце. Кроме ФА гептаглюкозид индуцировал также у сои синтез белков, богатых оксипролином, образование этилена, а также защищал табак от вирусной инфекции.

В плазматической мембране сои были обнаружены центры специфического связывания гептаглюкозида, которое происходит при насыщениях более низких, чем это требуется для образования ФА (10в-10 - 10в-9 М), а также характеризуется обратимостью, что свидетельствует о нековалентном связывании элиситора с рецептором. Сайты связывания инактивировались при обработке протеолитическими ферментами, что подтверждает их белковую или гликопротеиновую природу. Способность различных гептаглюкозидов связываться с рецептором коррелирует с их способностью индуцировать синтез глицеоллина.
Н. Кин с соавторами изолировали глюкоманнан из клеточных стенок P. megasperma с помощью β-1,3-глюканазы. Глюкоманнан оказался в 10 более активным, чем описанный выше гептоглюкозид.
В культуральном фильтрате и в клеточных стенках Colletotrichum lindemutianum обнаружен элиситор, оказавшийся 3- и 4-связанным глюканом. Он индуцировал накопление фазеоллина и оксифазеоллина в бобах. В культуральных фильтратах и экстрактах различных видов Colletotrichum также присутствовали полисахаридные элиситоры. Наиболее очищенные фракции содержали глюканы со связями β-1,3 и β-1,4. По всей видимости, по своей структуре эти глюканы отличались от глюканов Р. megasperma. Позднее из С. lindemutianum был выделен галактоглюкоманнан, обладающий элиситорными свойствами. Он содержал 10% галактозы, 38% глюкозы и 45 % маннозы.
Показано, что компоненты клеточных стенок Phytophthora infestans являются элиситорами образования ФА ришитина у картофеля. Накопление ришитина стимулировала фракция, содержащая β-1,3-β-1,6-связанную глюкозу. Однако способность глюканового элиситора стимулировать накопление ФА была значительно более низкой, чем активность другого элиситора Р. infestans — арахидоновой кислоты.
Ко второй фуппе полисахаридных элиситоров относятся аминосахара, входящие в состав клеточных стенок грибов — β-1,4-связанный полимер ацетилглюкозамина — хитин и его деацитилированное производное — хитозан. Хитин — нерастворимый полиаминосахарид, составленный не-разветвленной цепью β-1,4-связанных остатков N-ацетил-D-глюкозамина. В клеточных стенках грибов хитин связан ковалентными и ионными связями с другими полисахаридами, пигментами и белками, что и придает ему особую устойчивость к литическим ферментам.
В высших растениях хитин и хитозан либо отсутствуют, либо находятся в минорных концентрациях, однако ферменты, способные расщеплять их цепи, представлены чрезвычайно широко. Например, различные формы хитозана расщепляются липазой, протеазой, целлюлазой и гемицеллюлазами. Конституционно хитиназы представлены в растениях в малых количествах, но их уровень резко повышается под действием биотических и абиотических стрессов.
Хитозан и продукты его гидролиза обладают антигрибной активностью. Установлено, что олигомеры хитина и хитозана способны связываться с ДНК, препятствуя, тем самым, образованию РНК. Помимо антигрибной активности хитин и хитозан обладают элиситорными свойствами. Так, препараты хитозана являются эффективными элиситорами ФА гороха пизатина. Этот элиситор защищал ткани гороха от заражения возбудителем фузариоза, если применялся до или даже во время заражения.
Японские авторы показали, что N-ацетилхитоолигосахариды (в наибольшей степени гепта- и октамеры) индуцировали образование ФА в суспензионной культуре клеток риса. Эти олигомеры в субнаномолярных концентрациях вызывали также быструю и краткосрочную деполяризацию мембран. Деацетилированные хитоолигосахариды оказались полностью неактивными.
Молекулярные механизмы действия ацетилированных и деацетилированных хитиновых производных могут различаться принципиально. В первом случае, вероятно, имеет место высокоспецифичное связывание с мембранными рецепторами лектиновой природы, тогда как фрагменты хитозана, очевидно, активны за счет электростатического взаимодействия положительно заряженных молекул элиситора с отрицательно заряженными компонентами мембран или молекулами ДНК.
Все сказанное выше дает основание полагать, что растения способны использовать для распознавания патогена полисахариды клеточных стенок широкого набора грибов.