Древний растительный белок SCORE поможет защитить сельскохозяйственные культуры от патогенов

Древний иммунный рецептор SCORE был обнаружен в помело, но позже более 60 его аналогов нашли в других растениях. Синтетические версии SCORE можно настроить для реакции на различные бактерии. Автор: Ivar Leidus — собственная работа, CC BY-SA 4.0

Учёные из японского Центра устойчивых ресурсов RIKEN под руководством Кена Ширасу обнаружили древний белок, способный защищать растения от десятков тысяч различных бактерий и других патогенов.

Рецептор, названный «SCORE», распознаёт белки холодового шока — вариации которых присутствуют более чем у 85% известных бактерий, а также у грибов и насекомых.

Эксперименты, опубликованные в журнале Science, показали, что замена ключевых участков SCORE позволяет предсказуемо изменять тип распознаваемого белка холодового шока и, соответственно, патогена. Эта стратегия может использоваться для создания синтетических рецепторов SCORE, обеспечивающих растениям защиту от конкретных угроз.

Исследователи начали с анализа более 1300 рецепторов из геномов 350 видов растений и обнаружили неизвестный иммунный рецептор в помело. Он реагирует на некоторые белки холодового шока (csp15, длиной 15 аминокислот). Замена аминокислот в csp15 меняла специфичность рецептора.

Геномный анализ показал, что большинство патогенов (кроме вирусов) производят хотя бы один тип белка холодового шока. Учёные также нашли более 60 вариаций SCORE у разных растений и проследили его происхождение до общего предка всех цветковых растений.

Соавтор исследования Ясухиро Кодата отмечает: «Естественное разнообразие распознавания CSP среди ортологов SCORE из разных линий растений предполагает, что этот иммунный рецептор неоднократно эволюционировал для точной настройки обнаружения патогенов».

Исследователи смогли создать синтетическую версию SCORE, которая реагирует на бактерии Ralstonia, Erwinia и Xanthomonas — в отличие от природного рецептора помело.

Кен Ширасу поясняет: «Это исследование предоставляет новую основу для идентификации и конструирования иммунных рецепторов из немодельных растений, особенно многолетников, для которых генетические инструменты ограничены».

Первый автор работы Бруно Пок Ман Нгу добавил: «Наша следующая цель — внедрить engineered варианты SCORE в экономически важные культуры для придания широкого спектра устойчивости к патогенам и вредителям. Это устойчивый подход к повышению устойчивости сельского хозяйства к болезням и вредителям».

Больше информации: Bruno Pok Man Ngou et al, Systematic discovery and engineering of synthetic immune receptors in plants, Science (2025). DOI: 10.1126/science.adx2508