Revista si suplimente
MarketWatch
Inapoi Inainte

Un atlas al receptorilor de tip NOD la plante

19 Octombrie 2023



Un grup de cinci cercetători români de la Institutul de Biochimie al Academiei Române și doi cercetători olandezi de la Universitatea Wageningen au publicat în prestigioasa revistă de specialitate „Nucleic Acids Research“ articolul intitulatNLRscape: an atlas of plant NLR proteins. Atlasul, disponibil la adresahttps://nlrscape.biochim.ro/, a fost gândit pentru cercetătorii din domeniul științei plantelor și conține 80.000 de proteine de la toate plantele. Pe baza cunoștințelor pe care le relevă acest atlas se pot dezvolta aplicații directe pentru agricultură, însă potențialul cercetării este mult mai vast. Pentru a afla detalii despre tema articolului, am discutat cu primul autor al lucrării, dr. Eliza Martin.

Ce este NLRscape, acest atlas al receptorilor de tip NOD la plante?
Dr. Eliza Martin: NLR vine de laNod Like Receptor, receptor de tipul nod. NLRscape este o bază de date online de tip atlas, unde utilizatorii pot interacționa cu informațiile corespunzătoare acestor receptori. Unii utilizatori interesați de această clasă de proteine doresc să-și formeze o părere generală despre tipul de receptori care se găsesc într-o anumită specie de cultură – roșia, de exemplu; alți utilizatori deja lucrează pe un anumit receptor și studiază intens această proteină. Cu alte cuvinte, atlasul oferă atât perspectiva de ansamblu asupra receptorilor dintr-o specie de cultură, cât și perspectiva detaliată a unui anumit receptor din respectiva specie de cultură.



Atlasul NLRscape permite formarea ambelor perspective asupra receptorilor de tip NOD la plante, generală și particulară – atât „pădurea“, cât și „copacul“. Care este potențialul pe care îl prezintă cercetarea?
NLRscape este conceput pentru specialiștii din domeniul științei plantelor care studiază diferențele dintre profilurile de rezistență la anumiți patogeni – în special, ei investighează soiurile de cultură pentru că acestea sunt de maxim interes pentru agricultură. Este o certitudine faptul că foarte multe soiuri intens cultivate și-au pierdut o serie de receptori, pe care „rudele“ lor sălbatice încă îi mai au.
Potențialul pe care îl prezintă această cercetare constituie punctul de pornire pentru dezvoltarea tehnologiilor de diversificare a recunoaşterii patogenilor şi controlul imunităţii înnăscute. De exemplu, aplicarea rezultatelor contribuie la obținerea speciilor de cultură mai rezistente la patogeni. Roșia care se cultivă în sere este vulnerabilă la o familie întreagă de fungi, aceștia fiind niște ciuperci dăunătoare care atacă roșia. Anual se pierd foarte multe culturi doar din cauza acestui patogen, care este foarte contagios, pentru că ajunge în seră prin spori și, din cauza circulației aerului, circulație închisă, se răspândește foarte ușor; apoi, umezeala face ca sera să fie mediul preferat de acest fung. Spre deosebire de roșiile de seră, roșiile sălbatice, pe care noi nu le mai considerăm comestibile, sunt rezistente la acești patogeni.
Prezenta cercetare se înscrie în tematica mai largă a departamentului nostru, care se concentrează pe dezvoltarea de metode şi utilizarea tehnicilor de bioinformatică şi biocalcul în dirijarea cercetării experimentale în ştiinţele vieţii la nivel molecular în general, nudoar în ştiinţa plantelor, ca în cazul NLRscape. Astfel, pe baza informaţiilor gestionate prin metode bioinformatice şi a predicţiilor bazate pe simulări numerice ale structurilor şi proceselor biologice, în loc să se facă 1.000 de experimente care ar dura ani și ar costa foarte mult, se restrânge foarte mult timpul și spațiul de căutare; astfel, toate cele 1.000 de ipoteze se pot prioritiza astfel încât să fie testate doar cele mai probabile. Astfel de cercetăriin silicoînseamnă economie de timp și de resurse. Acesta este motivul pentru care departamentul nostru este un nod important într-o vastă reţea de colaborări naționale și internaționale.



De exemplu, cercetările în studiul structurii 3D a receptorilor de tip NOD, iniţiate acum mai bine de 15 ani în cadrul departamentului, sunt esenţiale pentru colaboratorii noștri de la Universitatea din Wageningen, care experimentează cu scopul de a înțelege mai bine cum funcționează, ca mecanism, imunitatea la plante pentru diferiți patogeni și cum se produce încrucișarea speciilor de cultură care păstrează calitățile fiecărei specii. Colegii de la institutele de cercetare din Regatul Țărilor de Jos fac experimente, în special, pe cartof și roșie, specii de cultură care sunt înrudite; în serele lor sunt atât soiuri care sunt rezistente, cât și soiuri care nu sunt rezistente la o anumită boală. De asemenea, pentru înțelegerea mecanismului de funcționare al acestor receptori și modul în care se propagă răspunsul imun, departamentul nostru a colaborat de-a lungul timpului cu grupuri de la Institutul Național de Cercetare pentru Agricultură, Alimentație și Mediu din Franţa, Institutul Max Planck din Köln, Germania, universităţile Berkeley și Davis din California și Institutul de Tehnologie din Illinois, SUA. În domeniul sistemului imun adaptativ, colaborăm cu Universitatea Yale; în domeniul medicinei moleculare cu Universitatea Catolică din Leuven, Belgia, iar în domeniul gerontologiei cu Universitatea Ben-Gurion, Israel, şi Universitatea din Liverpool, Marea Britanie; în domeniul glicobiologiei şi virusologiei, colaborăm cu Universitatea din Oxford și colegi din alte departamente ale Institutului de Biochimie al Academiei Române.

Atlasul de proteine NLRscape conține toți receptorii de la plante.
În totalNLRscapegestionează 80.000 de proteine identificate până în prezent de la toate planetele. În linii mari, aceste proteine sunt clasificate în funcție de diferite proprietăți ale receptorilor dar și taxonomic, în funcție de grupurile mari de plante în care se găsesc – cum ar fi monocotiledonatele (cerealele) – care, la rândul lor, se ramifică în alte grupuri mai mici și așa mai departe. De asemenea, atlasul aduce o serie de instrumente bioinformatice de analiză, clusterizare şi comparare a acestor proteine, ce sunt integrate în aplicația web și pot fi utilizate în mod interactiv de către utilizatori pentru formularea de ipoteze.

Intenționați să extindeți cercetarea de la plante la animale?
Da, intenționăm să extindem atlasul întrucât receptorii de tip NOD se regăsesc în toate regnurile vieții. Există multe similarități între receptorii provenind de la plante, fungi, animale și anumite clase de bacterii, dar în același timp și multe diferențe, în special structurale. Acești receptori, atât la plante, cât și la animale, conțin un „întrerupător“ molecular, care poate fi deschis sau închis pornind astfel răspunsul imun. Înțelegerea relației dintre secvența ADN, structura 3D și comportamentul biologic al acestor „întrerupători“ moleculari este de mare interes în studiul acestor grupuri de receptori, atât la plante cât și la animale.

Cum de ați ales mai întâi plantele și nu animalele?
Spre deosebire de plante, animalele, vertebratele în special, prezintă și un al doilea sistem imunitar, cel adaptativ, sistemul prin anticorpi. Plantele au numai sistemul imunitar înnăscut. De aceea, tipul acesta de receptori este mult mai studiat la plante; în plus, are implicații importante în agricultură și în ceea ce privește controlul patogenilor. Cele două sisteme, înnăscut și dobândit, sunt independente; nu au mecanisme comune, dar servesc aceluiași scop, acela de a proteja organismul de patogeni. Plantele au dezvoltat un sistem înnăscut, extrem de diversificat, probabil pentru că nu au un mecanism alternativ.




Parerea ta conteaza:

(0/5, 0 voturi)

Lasa un comentariu



trimite