Диссертация (1144752), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Один из комплексов, всостав которого у Medicago входит NFP (у гороха SYM10) и другой еще невыявленный компонент, определяет активацию ранних симбиотическихреакций. Под влиянием дополнительного стимула (например, увеличенияконцентрации Nod-факторов при формировании колонии в скрученномкорневом волоске) происходит сборка нового комплекса, компонентамикоторого являются NFP и LYK3 у M. trunctula, а у гороха P.
sativum L.,вероятно, SYM10 и SYM37. Известно, что у ризобий гены, контролирующиесинтез Nod-факторов, индуцируются в ответ на действие флавоноидов(изофлаваноидов) растений при инициации симбиоза, однако эти гены у нихпродолжают экспрессироваться, когда бактерии после эндоцитоза проникаютв клетки клубеньков (Johnson et al., 1989; Sharma and Singer, 1990; Schlaman etal., 1991; Timmers et al., 1999).
Это свидетельствует о том, что синтез Nodфакторов может также происходить и на более поздних этапах развитиясимбиоза. Следовательно, рецепторы могут продолжать работать и всформированных клубеньках. Наконец, в состав рецепторного комплекса,контролирующего развитие инфекции, могут входить дополнительныерецепторные белки. Ранее мы отмечали, что таким рецептором может бытьLYK4 у M. trunctula, поскольку подавление экспрессии гена, кодирующегоэтот рецептор, приводило к нарушению развития инфекционного процесса(Limpens et al., 2003).У гороха выявлен ген Sym2, контролирующий развитие инфекциизависимым от структуры Nod-фактора образом (Geurts et al., 1997). Донастоящего времени этот ген клонирован не был, однако предполагается, что38SYM2 может также являться рецептором, контролирующим развитиеинфекции при симбиозе (Geurts et al., 2005).
В этом случае рецепторныйкомплекс,контролирующийразвитиеинфекции,можетбытьмногокомпонентным и у гороха.Рецепторов, контролирующих исключительно инфекционный процесс,не выявлено у L. japonicus, формирующего клубеньки детерминированноготипа. Это указывает на возможное участие рецепторов L. japonicus NFR5 иNFR1 не только в инициации симбиоза, но и в развитии инфекции. Однако неисключено, что и у L. japonicus могут быть выявлены дополнительныерецепторы, контролирующие инфекционный процесс.
В пользу этогопредположения свидетельствуют результаты анализа способности штаммовM. loti и Bradyrhizobium sp. формировать клубеньки на двух близких видахLotus (Bek et al., 2010). Известно, что M. loti способен формироватьэффективные клубеньки на L. corniculatus, но неэффективные клубеньки наболее удаленном виде L.
pedunculatus (Scott et al., 1985; Degtjareva et al.,2006).Впротивоположностьэтому,Bradyrhizobiumsp.формируетэффективные клубеньки на L. pedunculatus и неэффективные – на L.corniculatus. M. loti и Bradyrhizobium sp. выделяют очень похожие поструктуре Nod-факторы, но отличающиеся по наличию карбомаила (С6положение) на невосстанавливающем конце молекулы (Lopez-Lara et al.,1995; Bek et al., 2010). Однако при переносе генов L. corniculatus - LcNFR1 иLcNFR5 в L.
pedunculatus у полученных трансформантов не изменяласьспособность штамма M. loti формировать неэффективные клубеньки с этимвидом Lotus. Это может свидетельствовать о том, что либо другиедополнительные рецепторы (не NFR5 и NFR1), контролируют развитиеинфекционного процесса у Lotus, либо наряду с NFR5 и NFR1 рецепторамидля развития инфекции необходим какой-то дополнительный компонент,различающий либо структуру Nod-факторов, либо какие-то поверхностныекомпоненты самих бактерий – бета-гликаны, экзополисахариды или39липополисахариды.
Действительно, недавно у L. japonicus был выявленрецептор EPR3, который необходим для развития симбиоза и способенузнавать экзополисахариды бактерий (Kawaharada et al., 2015). Эти данныесвидетельствуют о том, что для развития симбиоза важно узнавание нетолько Nod-факторов, но и поверхностных элементов самих бактерий.У растений Lotus была также показана возможность альтернативногоразвития инфекции без участия рецепторов NFR5 и NFR1 (Madsen et al.,2011).
У мутантов L. japonicus ccamk по гену, кодирующему кальций,кальмодулин - зависимую протеинкиназу (компонент сигнального каскада,активируемого Nod-фактором),формируются спонтанные неинфицированныеклубеньки. Однако у двойных мутантов nfr5/ ccamk или nfr1/ ccamk авторы,тем не менее, обнаружили способность формировать некоторый процентинфицированныхэффективныхклубеньков.Гистологическийанализпоказал, что инфекция развивается посредством проникновения ризобий вклетки корня через разрывы в эпидермисе.
Следовательно, у лядвенцаинфекционный процесс может проходить по классическому пути –посредством развития инфекционных нитей, но, кроме того, вероятно, естьэволюционно более древний путь проникновения бактерий – через разрывы вэпидермисе. На основании анализа двойных мутантов был сделан вывод отом, что помимо рецепторов NFR5 и NFR1 у L.
japonicus могут бытьзадействованы другие рецепторы, контролирующие развитие инфекции поальтернативному пути. Поиск таких рецепторов продолжается.В целом анализ литературных данных показал, что для установлениямеханизмов работы рецепторов у Lotus, Medicago и гороха необходимовыявить дополнительные белки, входящие в состав комплексов. Не случайноактивно продолжается поиск новых мутантов, блокированных как на раннихстадиях развития симбиоза, так и при развитии инфекции у Lotus, Medicago игороха (Borisov et al., 2000; Yano et al., 2006; Lombardo et al., 2006; Miwa et al.,2006).401.2.5.
Роль внеклеточных доменов LysM-РПК в различении структурныхособенностей Nod-факторов.Достаточно важным является вопрос о том, может ли на уровневнеклеточных доменов LysM-рецепторов проявляться специфичность вотношении структуры Nod-факторов. В пользу предположения о том, чтоименно внеклеточные домены LysM-РПК могут быть необходимы дляузнаваниярезультатыструктурныхособенностейэкспериментовпоNod-факторов,изучениювлияниясвидетельствуютштаммаDZLнатрансгенные растения лядвенца, в которых синтезировали химерныерецепторы (представленные внеклеточными доменами рецепторов NFR1 иNFR5 L. japonicus и внутриклеточными киназными доменами рецепторовNFR1 и NFR5 близкого вида L. filicaulis). Штамм DZL выделяет Nodфакторы, близкие по структуре Nod-факторам M.
loti, но отличающиесяналичиемзаместителей-ацетила(R5)икарбомаила(R4)-наневосстанавливающем конце молекулы - (Radutoiu et al., 2007) (рисунок 7).Штаммы M. loti и DZL оба способны формировать клубеньки на L.japonicus, но, несмотря на близкую структуру выделяемых Nod-факторов,только один штамм M. loti, но не DZL формирует клубеньки на L. filicaulis.Это позволяет предположить, что рецепторы L. filicaulis способны различатьизмененные заместители на невосстанавливающем конце Nod-факторов.Действительно,приэкспрессиихимерныхрецепторов,содержащихвнеклеточные домены LjNFR5 и LjNFR1 в L.
filicaulis, наблюдалирасширение круга симбионтов, вступающих в симбиоз с растениями этоговида – оба штамма и M. loti и DZL – образовывали клубеньки у такихрастений (Radutoiu et al., 2007). Следовательно, внеклеточные доменырецепторов могут контролировать специфичность взаимодействия растения сNod-факторами.41Рисунок 7. Структура Nod-факторов, выделяемых Rh. leguminosarum bv.viciae и M.
loti штаммом DZL (Radutoiu et al., 2007).1.2.6. Математическое моделирование взаимодействия LysM-РПК c Nodфакторами.Удобным подходом для изучения возможности LysM-РПК связыватьNod-факторы у бобовых растений является математическое моделированиевзаимодействия белков с лигандом – Nod-фактором. Пространственныемодели были построены для отдельных LysM-участков (LysM1, LysM2,LysM3) внеклеточного домена рецептора NFR5 лядвенца и выполненомоделирование их связывания с Nod-фактором (рисунок 9) (Radutoiu et al.,2007).
В качестве шаблона был использован мембран-связанный белок MltD(от англ. membrane-bound lytic murein transglycosylase D) Escherichia coli, длякоторого был проведен анализ кристаллической структуры с помощьюядерного магнитного резонанса (Bateman and Bycroft, 2000).42Рисунок 9. Пространственная модель LysM2-участка рецептора NFR5 L.japonicus (Radutoiu et al., 2007).Согласно этой модели в LysM2-участке рецептора NFR5 формируется«желобок», в который укладывается целая молекула Nod-фактора, при этомважную роль в связывании может играть лейцин 118 (Leu118), которыйнаходится в положении, где происходит взаимодействие с заместителем наневосстанавливающем конце молекулы Nod-фактора (Radutoiu et al., 2007).Важным выводом такого исследования стало понимание того, что каждыйотдельный LysM-участок рецептора может связывать Nod-фактор, но приэтом каждый из этих участков проявляет разную специфичность поотношению к структуре Nod-факторов.В пользу предположения о том, что внеклеточные домены LysM-РПКмогут быть важны для узнавания структурных особенностей Nod-факторов,свидетельствуют и результаты анализа NFR5 и NFR1 LysM-РПК унескольких близких видов лядвенца.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
