Полипептиды и гликопротеины

Первый элиситор ФА оказался полипептид с мм 8 кДа — мноиликолин А. Он был изолирован австралийскими фитопатологами Перрин и Круиушанком в 1968 г. из возбудителя плодовой гнили косточковых пород Monilia fructicola. Мониликолин А индуцировал образование фазеоллина у фасоли в концентрации 10в-8 М. Этот элиситор оказался специфичным только для фасоли и не вызывал образования пизатина у гороха и вайероновой кислоты у конских бобов. Поскольку фасоль не является хозяином для М. fructicola, физиологическая роль мониколина А в устойчивости этого растения была поставлена под сомнение.
Примером элиситоров пептидной природы являются элиситины — семейство гидрофильных белков с мм около 10 кДа, которые образуются всеми до сих пор исследованными видами родов Phytophthora и Pythium. Все элиситины имеют высокую степень гомологии. Наиболее четко элиситины ведут себя как элиситоры при обработке табака. Они вызывают некроз растительных тканей, образование ФА, индукцию активных форм кислорода, а также системную приобретенную устойчивость. Изоляты Phytophthora parasitica, не поражающие табак, продуцируют кислый элиситин паразитицеин. Патогенные для табака изоляты не продуцируют этот пептид, что может свидетельствовать о негативной связи продуцирования паразитицеина со специфической патогенностью возбудителя фитофтороза к табаку. Однако нет оснований считать, что гены, кодирующие различные пептиды у грибов из рода Phytophthora, могут быть аллелями генов авирулентности. P. cryptogea и P. capsici продуцируют два близко-родственных элиситина — криптогеин и капсицеин. Обработка этими пептидами защищает табак от патогенных штаммов P. nicoticinae, не продуцирующих элиситины. Криптогеин вызывает образование некрозов на табаке в концентрации 1 мкг на растение, тогда как капсицеин в 50 раз менее активен. Оба пептида имеют идентичную последовательность аминокислот во внутренней области и различаются в карбокси- и аминоокончаниях. Элиситины возбудителя фитофтороза картофеля Р. infestans синтезируются под контролем INF-генов, которые экспрессируются в зараженных растениях и в мицелии (но не в спорах), растущем на искусственной среде. Для понимания функциональной роли элиситинов для их продуцентов важны два их свойства: 1) прежде чем достигнуть мембраны зараженного растения они связываются с регуляторным белком клеточной стенки; 2) элиситины обладают способностью соединяться со стеринами и переносить последние между искусственными мембранами, причем биологической активностью обладают только молекулы, нагруженные стерином. Поскольку литиевые грибы (роды Pythium и Phytophthora) не способны синтезировать стерины, необходимые для формирования спороношения (бесполого и полового) и для патогенности, элиситины необходимы для транспорта стеринов из зараженного растения в мицелий.
Элиситины кодируются двумя группами генов: генами элиситинов (eli) и элиситиноподобных белков (ell). Белки EL1 высококонсервативны, содержат 98 аминокислотных остатков с шестью цистеинами, участвующими в формировании дисульфидных связей. Элиситиновый домен ELL более вариабелен по длине и последовательности нуклеотидов. Защитный ответ растений индуцируют ELI белки (например, наиболее активный элиситин Phytophthora infestas INF-1 определяет нехозяйскую устойчивость Nicotiana bethamiana).
Ортологичные белки NIP1 из Phytophthora parasitica и PsojNIP из P. sojae индуцируют некрозы у всех тестированных двудольных растений, включая хозяев этих грибов. Ген, контролирующий синтез PsojNIP-белка, экспрессируется в поздней стадии инфекции сои, продуцируя токсин, который обеспечивает колонизацию ткани хозяина во время некротрофной фазы роста. Структурные аналоги этих белков найдены у грибов (Fusarium oxysporum) и бактерий (Bacillus halodurans, Streptomyces coelicolor, Vibrio spp), но не у высших растений и животных. Элиситорной активностью по отношению к двудольным растениям обладает также связанный с клеточной стенкой фитофторовых грибов фермент трансглютаминаза с мм 42 кДа, точнее — его 13-кДа фрагмент (Рер-13).
Другой фермент грибного происхождения — 22 кДа ксиланаза (EIX) индуцирует в сортах табака и томата биосинтез этилена, потерю (lekage) электролитов, СВЧ (НR)-реакцию. Его рецепторы — сигнальные гликопротеины, связанные с поверхностью клеток и регулирующие механизм эндоцитоза.
Элиситорная активность культуральных фильтратов различных штаммов Fusarium solani, по-видимому, также зависит от присутствия белкового компонента, поскольку она частично терялась под действием протеолитического фермента проназы и полностью блокировалась при добавлении в среду роста ингибитора синтеза белка циклогексимида. Такую же природу имеет высокомолекулярный индуцирующий фактор из культурального фильтрата Botrytis cinerea, стимулирующий накопление ФА фазеоллина в тканях фасоли. Вместе с тем на индуцирующую активность этих препаратов не оказывали влияния обработки, которые должны были бы денатурировать большую часть белка (нагревание, экстремальные значения pH, органические растворители, детергенты и другие воздействия). Это ставит под сомнение важность нативной конформации белка для экспрессии элиситорной активности.
Элиситорную активность имеют и флагеллины — белковые субъединицы, из которых построены бактериальные жгутики. Флагеллины, изолированные из различных фитопатогенных бактерий, имеют варьирующие центральные домены и консервативные N- и С-терминальные области, которые и обладают элиситорной активностью. В связи с такой структурой построена модель взаимодействия элиситора с мембранным рецептором клетки растения (белком FLS32), включающая два этапа: первый — соединение N-конца с воспринимающим участком рецептора и второй — соединение С-конца с передающим участком.
Многие элиситоры фитопатогенов являются гликопротеинами (ГП).
Так, из клеточных стенок P. megasperma выделен ГП, обладающий способность индуцировать образование ФА глицеоллина в семядолях сои. Однако концентрация ГП, требующаяся для индуцирования, была значительно более высокой, чем у описанных выше β-1,3-глюкана и глюкоманнана. Активность ГП полностью подавлялась под действием ингибитора углеводов перйодата, тогда как обработка проназой не затрагивала индуцирующую активность. Поэтому возможно, что для проявления элиситорной способности необходима углеводная, а не белковая часть молекулы.
Элиситорная активность культурального фильтрата Phytophthora infestans связана с фракцией, имеющей мм 10 кДа и, вероятно, представляющей собой ГП, не обладающий расоспецифическим действием. Под влияние β-1,3-глюканазы индуцирующая активность элиситора не только не подавлялась, но даже усиливалась, что, возможно, объясняется удалением маскирующих групп, ковалентно связанных с элиситором посредством β-1,3-связей.