#FungalManipulation #PlantFungiInteraction #SymbioticMungi #PathogenicMungi #ProteinStructures #AMMFungi #EffectorProteins #PlantHealth #Agriculture #AlphaFold2 #PlantMicrobeInteractions #GatsbyCharitable #SLCUF
Επιστήμονες στο Εργαστήριο Sainsbury του Πανεπιστημίου του Κέμπριτζ (SLCU) έκαναν μια πρωτοποριακή ανακάλυψη, αποκαλύπτοντας ότι οι συμβιωτικοί και παθογόνοι μύκητες, παρά το γεγονός ότι είναι μακρινοί συγγενείς, χρησιμοποιούν μια παρόμοια ομάδα πρωτεϊνών για να χειριστούν και να κατοικήσουν φυτά. Αυτή η έρευνα, η οποία συνέκρινε εκκρινόμενες πρωτεΐνες από αυτούς τους μύκητες χρησιμοποιώντας προηγμένη τεχνολογία τεχνητής νοημοσύνης, ρίχνει φως στους μηχανισμούς που κρύβονται πίσω από τις αλληλεπιδράσεις φυτών-μυκήτων. Τα ευρήματα έχουν σημαντικές επιπτώσεις για τη γεωργία και τα φυσικά οικοσυστήματα, καθώς η κατανόηση αυτών των μοριακών εργαλείων θα μπορούσε να ενισχύσει τις δυνητικά ευεργετικές σχέσεις φυτών-μυκήτων, ενώ παράλληλα εγκυμονεί κινδύνους αυξημένης ευαισθησίας σε παθογόνα.
Ο Sebastian Schornack και η ερευνητική του ομάδα στο SLCU είναι αφοσιωμένοι στον εντοπισμό και τον χαρακτηρισμό νέων τελεστών της αρβουρικής μυκόρριζας (AM), οι οποίες είναι πρωτεΐνες που εκκρίνονται από συμβιωτικούς μύκητες για να διευκολύνουν τον αποικισμό των ριζών των φυτών. Στην προσπάθειά τους να αποκαλύψουν τις στρατηγικές που χρησιμοποιούνται από παθογόνους και συμβιωτικούς μύκητες, η ομάδα χρησιμοποίησε το πρόγραμμα υπολογιστή AlphaFold2 AI, ένα ισχυρό εργαλείο για την πρόβλεψη των πρωτεϊνικών δομών. Αυτό τους επέτρεψε να συγκρίνουν τις εκκρινόμενες πρωτεΐνες συμβιωτικών και παθογόνων μυκήτων, οδηγώντας τελικά στην ανακάλυψη μιας δομικά παρόμοιας ομάδας πρωτεϊνών που κωδικοποιούνται στα γονιδιώματα και των δύο τύπων μυκήτων.
Τα ευρήματα της μελέτης έχουν εκτεταμένες επιπτώσεις για την υγεία των φυτών και τη γεωργία. Οι συμβιωτικοί μύκητες, όπως οι μύκητες ΑΜ, παίζουν κρίσιμο ρόλο στην πρόσληψη θρεπτικών συστατικών, στην προώθηση της ανάπτυξης των φυτών και στην άμυνα κατά των παθογόνων. Από την άλλη πλευρά, οι παθογόνοι μύκητες, όπως το Fusarium oxysporum, είναι καταστροφικά παθογόνα που απειλούν σημαντικές καλλιέργειες όπως οι μπανάνες και οι ελαιοφοίνικες. Η αναγνώριση κοινών πρωτεϊνών, γνωστών ως πρωτεΐνες διπλού τομέα Fusarium oxysporum lycopersici (FOLDs), υποδηλώνει ότι αυτές οι πρωτεΐνες συμβάλλουν στην ικανότητα τόσο των συμβιωτικών όσο και των παθογόνων μυκήτων να κατοικούν στα φυτά με επιτυχία.
Ο Δρ Schornack τονίζει ότι ενώ η ενίσχυση των σχέσεων AM στις καλλιέργειες μπορεί να ωφελήσει την ανάπτυξη των φυτών, θα μπορούσε επίσης να αυξήσει την ευπάθειά τους στα παθογόνα. Αυτή η ανακάλυψη εγείρει ερωτήματα σχετικά με την παρουσία και τη λειτουργία αυτών των πρωτεϊνών σε συμβιωτικούς μύκητες και τις πιθανές συνέπειες για τις αλληλεπιδράσεις φυτών-μικροβίων.
Η κατανόηση της ποικιλομορφίας και της ομοιότητας των τελεστών που χρησιμοποιούνται τόσο από συμβίωση όσο και από παθογόνα είναι ζωτικής σημασίας για την αποκάλυψη των περιπλοκών των αλληλεπιδράσεων φυτών-μικροβίων. Παρόλο που οι πρωτεΐνες τελεστές στις σχέσεις φυτού-παθογόνου είναι σχετικά καλά μελετημένες, οι γνώσεις μας για τις αλληλεπιδράσεις φυτού-συμβίωσης, όπως αυτές που περιλαμβάνουν μύκητες ΑΜ, είναι περιορισμένες. Η αποκάλυψη των διάφορων τελεστών που εμπλέκονται στη σχέση φυτού-συμβίωσης αποτελεί βασικό επίκεντρο της συνεχιζόμενης έρευνας της Ομάδας Schornack.
Αυτή η πρωτοποριακή έρευνα κατέστη δυνατή μέσω χρηματοδότησης από το Φιλανθρωπικό Ίδρυμα Γκάτσμπι, τη Βασιλική Εταιρεία και το Ευρωπαϊκό Συμβούλιο Έρευνας.