Элиситоры грибов

11-03-2014, 04:26
Крупный геном мицелиальных грибов и трудности их генетической трансформации осложняют молекулярно-генетические манипуляции с их генами авирулентности. Поэтому у грибов клонировано гораздо меньше таких генов, чем у бактерий. Первый исследованный avr-ген выделен из генома возбудителя оливковой плесени томата Cladosporium fulvum. Этот гриб заражает листья восприимчивых сортов томата через устьица, развивается в межклеточном пространстве, не формируя гаусторий и не заражая клеток, и питается клеточными эксудатами. В устойчивых сортах томата развитие гриба вызывает СВЧ-реакцию, причем взаимоотношения между сортами томата и расами гриба соответствует схеме «ген-на-ген». Голландский фитопатолог П. Де Вит в межклеточной жидкости томатов, зараженных расой А9 С. fulvum, обнаружил белок, отсутствующей как фильтрате гриба, растущего на искусственной питательной среде, так и в незараженных листьях томата. Инфильтрация межклетной жидкости, содержащей этот белок, в листья разных сортов томата вызывала СВЧ-реакцию только у сортов, несовместимых с расой А9 (имеющих ген устойчивости Cf9), т. е. этот белок обладал свойствами расоспецифического элиситора. Он состоит из 28 аминокислот, причем 6 из них — цистеин. После его секвенирования на основании генетического кода был синтезирован комплементарный полинуклеотид, использованный в качестве зонда для выделения из генома гриба гена авирулентности avr9 методом гибридизации ДНК. Первичный продукт гена avr9 содержит 63 аминокислоты и состоит из сигнального пептида, необходимого для транспорта через мембрану (23 аминокислоты), и внеклеточного белка из 40 аминокислот. Этот белок подвержен посттрансляционным модификациям: сначала грибная протеаза готовит интермедиат из 32-34 аминокислот, затем растительная (уже вне грибной гифы) готовит 28-аминокислотный пептид — элиситор. Он имеет боченкообразную структуру из трех антипараллельных линий, образующих P-структуру, и соединенных двумя петлями и тремя дисульфидными мостиками, которые связывают все 6 цистеинов в цистеиновый узелок. У животных белки, содержащие цистеиновые узелки, служат сигнальными молекулами. В Аvr9-белке такой узелок, возможно, повышает стабильность молекулы элиситора в апопласте листа и обеспечивает взаимодействие с R-белком.
Трансформация гена avr9 в расы, вирулентные для сортов томатов, имеющих ген Cf9, делает их авирулентными; разрывы последовательностей гена avr9, наоборот, восстанавливают вирулентность.
Элиситоры грибов

Ген avr9 экспрессируется in vitro только в условиях низкой концентрации азота. Он не экспрессируется в конидиях и гифах, находящихся на поверхности листа. Значительная экспрессия происходит после внедрения гриба в устьица и очень сильная — в межклеточном пространстве, причем около сосудов больше, чем в мезофилле. Функции Аvr9-белка неизвестны, но его промотор имеет 12 сайтов, предположительно способных связываться с белком AREA Aspergillus nidulans — главный позитивный регуляторный ген, обеспечивающий репрессию/дерепрессию метаболизма азота. Гомолог AreA C.fulvim ген Nrfl экспрессируется в условиях азотного голодания и его белок NRF1 является регулятором активности Avr9. По-видимому, Аvr9-6слок участвует в поступлении азота в мицелий из субстрата или индуцирует освобождение и перераспределение азота в растении. Повышенная экспрессия avr9 в районе сосудов возможно связана с тем, что его продукт интерферирует с транспортом питательных веществ в растении.
Ген avr9 фланкирован (окружен по бокам) прямыми повторами, по которым может происходить рекомбинация, сопровождаемая вырезанием (дилетированием) гена (рис. 7.9, 2). Поэтому часто встречаются вирулентные расы, в геноме которых этот ген отсутствует.
Второй ген авирулентности, изолированный у С. fulvum той же группой исследователей, avr4. Его изучение также было начато с выделения белкового элиситора из апопластной жидкости томата, имеющего ген устойчивости Cf4 и инфильтрированного спорами авирулентной расы. Этот белок оказался более крупным (86 аминокислот), поэтому была определена последовательность только N-концевых аминокислот, что оказалось достаточным для конструирования полинуклеотида, использованного в качестве пробы для изоляции гена avr4. Его продукт — pro-белок из 135 аминокислот с N-концевым сигнальным пептидом. Как и предыдущий белок, он подвергается в ходе созревания процессингу грибными и растительными протеазами, но имеет два отличия: 1) не имеет гомологий в компьютерном банке белков; и 2) у вирулентных рас кодирующий ген не делетирован, а имеет точковые мутации, приводящие к замене одного цистеина в положениях 64, 70 или 109 на тирозин (замена кодона TGT на TGA). Зрелый белок имеет 8 остатков цистеина соединенных дисульфидными связями и имеет гомологию с хитин-связывающим белком беспозвоночных. Он защищает Trichoderma viride и Fusarium solani от литического действия растительных хитиназ и, возможно, этим обусловлена его функциональная роль в патогенезе С. fulvum.
Продукт третьего гена авирулентности Avr2 — экстрацеллюлярный белок, состоящий из 58 аминокислот. 8 цистеиновых остатков этого белка также соединены в узелок дисульфидными связями. Этот белок — ингибитор цистеиновых протеаз семейства папаина, в чем, возможно, заключается его функциональная роль в патогенезе.
Аналогичная методика выделения белков из межклеточной жидкости растений, зараженных несовместимыми расами, была применена группой американского фитопатолога У. Кногге для изучения генов авирулентности возбудителя пятнистости листьев ячменя Rhinchosporium secalis. Этот гриб экскретирует in planta семейство мелких белков, названных NIP (necrosis inducing proteins), неспецифически токсичных для однодольных и двудольных растений, вследствие стимуляции Независимой АТФ-азы плазмалеммы. Один из этих белков — NIPI оказался расоспецифическим элиситором для сортов ячменя, имеющих ген устойчивости Rrs-1. Мутация, приводящая к замене одной аминокислоты в этом белке, устраняет несовместимую реакцию устойчивых сортов, но снижает патогенность даже в отношении восприимчивых сортов. Таким образом, NIP1-белок наряду со специфической авирулентностью выполняет роль фактора неспецифической патогенности. Изучение аминокислотных последовательностей мутантов и искусственно синтезированных олигопептидов показало, что детерминанты токсичности и индукции СВЧ-реакции находятся на разных концах молекулы. По-видимому, в растительной клетке содержатся разные рецепторы этих детерминант.
У гриба Pyricularia oryzae (телеоморфа Magnaporthe grizea) установлена структура нескольких avr-генов и кодируемых ими белков. Ген AVR-Pita локализован в теломерной области хромосомы, что обусловливает его нестабильность вследствие частых перестроек. (Нестабильность вирулентных рас этого гриба давно вызывала удивление фитопатологов; есть данные, что из одного пятна можно изолировать много моноспоровых штаммов, различающихся вирулентностью на сортах риса). Про-элиситор Avr-Pita состоит из 223 аминокислот, но после прохождения мембраны образуется активный элиситор, имеющий 176 аминокислот. Функционально он представляет собой цинк-зависимую протеазу. Ген AVR-Pita экспрессируется на поздних этапах патогенеза, что связано, по-видимому, с необходимость использовать находящиеся в зараженной клетке белки для питания.
Другой avr-белок — Ace1 оказался ферментом поликетидсинтетазой, участвующей в синтез вторичных метаболитов, имеющих поликетидную структуру (в частности — меланина). Этот белок не имеет доменов, обеспечивающих трансмембранный перенос (внутриклеточный белок), так что элиситорными свойствами обладает, по-видимому, продуцируемый им вторичный метаболит.

  • Гены восприимчивости
  • Роль элиситоров в приспособленности и патогенности паразитов
  • Оомицеты
  • Hrp-гены и харпины
  • Avr-гены и AVR-белки
  • Элиситоры вирусов
  • Полипептиды и гликопротеины
  • Нетоксичные супрессоры (импедины)
  • PR-белки
  • Транспорт вирусов

  • Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

    Министерство сельского хозяйства Оренбургской области

    Правительство Оренбургской области

    Визитка компании - сайт компании

    Ильинка Фаворит Агромир Техноорь

    Системы точного земледелия Автопартнер





    Акцент

     

    • Рейтинг@Mail.ru
    • Яндекс.Метрика
    • Индекс цитирования