گیاهانی که زامبی شدند!

این گیاهان تولید مثل خود را متوقف کرده و تنها نقش محل زندگی و میزبان را برای عامل بیماری‌زای انگلی ایفا می‌کنند. تا به امروز اطلاعات کمی در مورد نحوه‌ی بروز این اتفاق در سطح مولکولی وجود داشت.

تحقیقات گروه "هوگنهات"(Hogenhout) در مرکز "John Innes" و همکارانشان که در مجله‌ی "سل"(Cell) منتشر شده است نشان می‌دهد که یک مولکول تغییر یافته که توسط باکتری فیتوپلاسما ایجاد شده است می‌تواند رشد گیاه را تغییر دهد. هنگامی که این باکتری درون گیاه قرار می‌گیرد تنظیم کننده‌های اصلی رشد از بین می‌روند و رشد گیاه غیرطبیعی می‌شود.

فیتوپلاسماها متعلق به گروهی از میکروب‌ها هستند که توانایی ‌آن‌ها در تغییر فرآیند رشد میزبان شناخته شده است. این گروه از باکتری‌ها معمولا مسئول ایجاد بیماری "witches' brooms" در درخت‌ها هستند که در آن توده‌ای از شاخ و برگ روی شاخه گیاه ظاهر می‌شود.

چنین رشدی در نتیجه‌ی قرار گرفتن گیاه در حالت "زامبی" رخ می‌دهد که طی آن گیاه قادر به تولیدمثل نیست و به جای آن در حالت "همیشه جوان" قرار می‌گیرد.

باکتری‌های فیتوپلاسما همچنین می‌توانند بیماری‌های دیگری مثل "مینای زرد"(Aster Yellows) را در محصولات زراعی ایجاد کنند. این بیماری باعث کاهش ثمردهی دانه و برگ گیاهانی چون کاهو، هویج و غلات می‌شود.

پروفسور "ساسکیا هوگنهات"(Saskia Hogenhout) نویسنده این مطالعه می‌گوید: فیتوپلاسماها مثال خوبی از نحوه اثر ژن‌ها بر ارگانیسم‌ها است که می‌تواند بر محیط اطراف ما اثر بگذارد. یافته‌های ما با مشخص کردن این مکانیسم مولکولی می‌تواند به حل مشکلی اساسی در تولید غذا کمک کند. ما بر ایجاد یک استراتژی برای ایجاد مقاومت در برابر فیتوپلاسماها تاکید داریم.

یافته‌های جدید نشان می‌دهد که چگونه پروتئین باکتریایی "SAP۰۵" با استفاده از مولکول‌های گیاه میزبان، آن را دستکاری می‌کند.

این مولکول‌ها در گیاه که پروتئازوم‌ نام دارند به طور معمول پروتئین‌هایی که دیگر در سلول‌های گیاهی مورد نیاز نیستند را از بین می‌برند. باکتری "SAP۰۵" این فرآیند را تحت کنترل خود گرفته و پروتئین‌های اساسی در رشد گیاه را از بین می‌برد. بدون وجود آن‌ها نحوه رشد گیاه به گونه‌ای که مد نظر باکتری است تغییر می‌کند و در پیری آن وقفه ایجاد می‌شود.

محققان با انجام آزمایش‌های ژنتیکی و بیوشیمیایی بر گیاه "رَشادی گوش‌موشی"(Arabidopsis thaliana) توانستند جزئیات عملکرد باکتری "SAP۰۵" را کشف کنند.

نکته قابل توجه این بود که آن‌ها دریافتند که باکتری "SAP۰۵" به طور مستقیم به پروتئین‌های رشد گیاه و پروتئازوم‌ها متصل می‌شود. اتصال مستقیم برای تجزیه پروتئین‌ روشی است که به تازگی کشف شده است. به طور معمول پروتئین‌هایی که توسط پروتئازوم‌ها تجزیه می‌شوند ابتدا توسط پروتئینی به نام یوبیکوتین(ubiquitin) نشانه گذاری می‌شوند اما این اتفاق در فرآیند مرتبط با باکتری "SAP۰۵" رخ نمی‌دهد.

پروتئینی که باکتری "SAP۰۵" هدف قرار می‌دهد در حیوانات نیز مشابه است. محققان می‌خواستند بدانند آیا این باکتری بر حشراتی که حامل باکتری به گیاه هستند نیز اثر می‌گذارد یا خیر.

آن‌ها دریافتند که که ساختار پروتئین‌های میزبان در حشرات متفاوت است و این باکتری بر آن‌ها اثر ندارد.

با این حال این تحقیقات به آن‌ها در یافتن دو آمینواسید در پروتئازوم کمک کرد که در تعامل باکتری با این پروتئین نقش دارند. تحقیقات نشان می‌دهد که اگر این دو آمینواسید گیاهی را با نوع حیوانی آن جایگزین کنیم باکتری "SAP۰۵" قادر به اثرگذاری بر گیاهان نخواهد بود و از رشد غیرطبیعی گیاهان جلوگیری خواهد شد.

یافته‌ها امکان تغییر این دو آمینواسید در محصولات زراعی برای ایجاد مقاومت در برابر باکتری "SAP۰۵" به وسیله فناوری ویرایش ژن را نشان می‌دهد.