Гриб Ustilago maydis использует протеазы кукурузы для активации рецептора Gpe1 и ускорения деления
Ферменты растения расщепляют белок гриба Pit2 и высвобождают пептид из девяти аминокислот, активирующий рецептор Gpe1. Эффект показан на дрожжевом репортёре и проростках кукурузы.
Группа под руководством Флориана Альтегёра из Института микробиологии Университета Генриха Гейне в Дюссельдорфе описала, как патоген кукурузы Ustilago maydis определяет, что проник в ткань растения. Работа опубликована в Nature Communications. Во время инфекции гриб секретирует белок Pit2. Цистеиновые протеазы апопласта хозяина расщепляют его и высвобождают пептидный лиганд, скрытый в ядре белка. Этот пептид активирует грибной рецептор, сопряжённый с G-белком, Gpe1 и способствует размножению гриба после первичного проникновения nature.com
Nature Communicationsnature.comОткрыть источник ↗.
Как высвобождается сигнал
Оба гена уже были известны как необходимые для вирулентности: без любого из них гриб почти не образует галлов. Gpe1 оказался одним из 34 белков с семиспиральной рецепторной укладкой, найденных в геноме гриба. Авторы экспрессировали его в пекарских дрожжах с флуоресцентным репортёром. Целый Pit2 давал слабый сигнал, а фрагменты Pit2 полностью активировали репортёр при дозе в десять раз меньше. Активный фрагмент удалось сузить до девяти аминокислот.
Кристаллическая структура Pit2 показывает две копии, сцеплённые друг с другом, причём этот участок спрятан в шве между ними. Это объясняет, почему целый белок активирует рецептор лишь слабо. Структура комплекса Gpe1 с пептидом смоделирована компьютерно и использована для выбора остатков под замены.
Эффекты для гриба и консервативность
Под микроскопом после добавления фрагмента рецептор перемещался с поверхности клетки внутрь. Один цикл деления занимал около 226 минут без фрагмента и около 167 минут с ним. Клетки с избытком Gpe1 образовывали примерно в пять раз больше матричной РНК гена регулятора Clp1, а фрагмент повышал её уровень ещё сильнее. Две одиночные замены в предсказанном сайте связывания, которые нарушали работу рецептора и в дрожжах, резко уменьшили число галлов на проростках через 12 дней после заражения nature.com
Nature Communicationsnature.comОткрыть источник ↗.
Родственники Gpe1 есть у разных головнёвых грибов, тогда как Pit2 встречается лишь у близких родственников кукурузного гриба. Сигнал родственного кукурузного гриба активировал рецептор кукурузной головни, а сигнал ячменной головни — нет. Участок из девяти аминокислот почти не изменился у этих видов, что авторы трактуют как совместную эволюцию рецептора и лиганда. Участок Gpe1 напоминает переключатель в большом классе рецепторов млекопитающих.
Авторы указывают на ограничения. Два самых слабых варианта рецептора могут быть менее стабильными, а не хуже связывающими. Ферменты растения режут Pit2 более чем на один фрагмент, один из которых блокирует защиту растения, и вклад каждого фрагмента при реальной инфекции не проверялся.
