Πώς οι αισθητήρες φυτών ανιχνεύουν παθογόνα

Τα φυτά έχουν εξελίξει εξελιγμένους μηχανισμούς για την ανίχνευση των παθογόνων και των ανοσοαποκρίσεων του όρους για να προστατευθούν από λοιμώξεις. Αυτοί οι μηχανισμοί περιλαμβάνουν διάφορους τύπους αισθητήρων φυτών που μπορούν να αναγνωρίσουν συγκεκριμένα μόρια που σχετίζονται με παθογόνα, γνωστά ως μοριακά πρότυπα που σχετίζονται με παθογόνα (PAMPs). Ακολουθεί μια επισκόπηση του τρόπου με τον οποίο οι αισθητήρες φυτών ανιχνεύουν παθογόνους παράγοντες:

1. Οι υποδοχείς αναγνώρισης προτύπων (PRRs):

- Τα PRRs είναι πρωτεΐνες που βρίσκονται στην επιφάνεια των φυτικών κυττάρων ή μέσα στο κυτταρόπλασμα που μπορούν να αναγνωρίσουν άμεσα PAMPs.

- Διαφορετικά PRRs είναι υπεύθυνα για την ανίχνευση συγκεκριμένων PAMPs, όπως η flagellin (πρωτεΐνη συστατικό των βακτηριακών μαστιγίων), οι λιποπολυσακχαρίτες (συστατικά βακτηριακών μεμβρανών) ή χιτίνη (συστατικό των μυκητιακών κυτταρικών τοιχωμάτων).

- Όταν ένα PRR δεσμεύεται με το συγγενικό του PAMP, ενεργοποιεί τις κατάντη ανοσοαποκρίσεις.

2. Οι κινάσες τύπου υποδοχέα (RLKs) και οι πρωτεΐνες τύπου υποδοχέα (RLPs):

- Τα RLKs και RLPs είναι διαμεμβρανικές πρωτεΐνες με εξωκυτταρική περιοχή που μπορεί να δεσμεύεται με PAMPs και μια περιοχή ενδοκυτταρικής κινάσης που ξεκινά καταρράκτες σηματοδότησης.

- Κατά την αναγνώριση PAMP, τα RLKs και τα RLPs υποβάλλονται σε αλλαγές διαμόρφωσης, οδηγώντας στην ενεργοποίηση των τομέων κινάσης τους.

- Αυτή η ενεργοποίηση ενεργοποιεί τις οδούς σηματοδότησης κατάντη που οδηγούν σε ανοσοαποκρίσεις.

3. Πρωτεΐνες επαναλαμβανόμενων με νουκλεοτιδίων (NLR) πρωτεΐνες:

- Οι πρωτεΐνες NLR είναι κυτταροπλασματικοί υποδοχείς που διαδραματίζουν κρίσιμο ρόλο στην ανίχνευση ενδοκυτταρικών παθογόνων.

-Τα NLRs περιέχουν μια διατηρημένη περιοχή δέσμευσης νουκλεοτιδίων (NB) και έναν τομέα επανάληψης πλούσιου σε λευκίνη (LRR).

- Ο τομέας LRR είναι υπεύθυνος για την αναγνώριση των pAMP ή των τελεστών παθογόνων (μόρια που εκκρίνονται από παθογόνα για την καταστολή των φυτικών άμυνων).

- Κατά την αναγνώριση PAMP, τα NLRs υποβάλλονται σε αλλαγές διαμόρφωσης και ολιγομερές, οδηγώντας στην ενεργοποίηση των ανοσοαποκρίσεων.

4. Οι εξαρτώμενες από ασβέστιο πρωτεϊνικές κινάσες (CDPKs):

- Τα CDPK είναι πρωτεΐνες δέσμευσης ασβεστίου που λειτουργούν ως αισθητήρες για αλλαγές στα επίπεδα κυτοσολικού ασβεστίου.

- Η μόλυνση από παθογόνα προκαλεί συχνά αύξηση της συγκέντρωσης του κυτοσολικού ασβεστίου.

- CDPKs αισθάνονται αυτή την εισροή ασβεστίου και ξεκινούν διάφορες αμυντικές αποκρίσεις, συμπεριλαμβανομένης της παραγωγής αντιδραστικών ειδών οξυγόνου (ROS) και της ενεργοποίησης των γονιδίων που σχετίζονται με την άμυνα.

5. Μιτογόνο ενεργοποιημένη πρωτεϊνική κινάση (MAPK) Cascades:

- Οι Cascades MAPK σηματοδοτούν μονοπάτια που περιλαμβάνουν μια σειρά πρωτεϊνικών κινάσεων που φωσφορυλιώνουν διαδοχικά ο ένας τον άλλον.

- Πολλοί αισθητήρες φυτών, συμπεριλαμβανομένων των PRRs, RLKs, RLPs και NLRs, μπορούν να ενεργοποιήσουν τους Cascades MAPK.

- Οι Cascades MAPK ενισχύουν το αρχικό σήμα από τον αισθητήρα και μεταδίδουν το σε κατάντη στόχους, οδηγώντας στην ενεργοποίηση των αμυντικών αποκρίσεων.

Αυτοί οι αισθητήρες φυτών λειτουργούν με συντονισμένο τρόπο για να ανιχνεύσουν ένα ευρύ φάσμα παθογόνων και ενεργοποιούν τις κατάλληλες ανοσοαποκρίσεις. Η ανίχνευση των παθογόνων από αυτούς τους αισθητήρες είναι ζωτικής σημασίας για τα φυτά να τοποθετήσουν αποτελεσματικούς αμυντικούς μηχανισμούς και να διατηρούν την υγεία και την επιβίωσή τους ενόψει των παθογόνων προκλήσεων.