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研究人员发现植物如何重新规划其细胞以对抗入侵者
2022-09-30 20:29:38 来源: cnBeta

在战争时期,工厂可以重新调整以支持战斗的需要。装配线改变路线,从制造汽车零件到制造机枪,或从生产洗衣机到生产飞机引擎。现在杜克大学研究人员发现,植物也可以从和平时期转向战时生产。

农作物和其他植物经常受到微生物的攻击,包括细菌、病毒和其他病原体。当植物感觉到微生物入侵时,它的细胞内的蛋白质化学汤会发生深刻的变化。在最近发表在《细胞》杂志上的一项新研究中,研究人员揭示了植物细胞中的关键成分,这些成分对其蛋白质制造机器进行了重新编程以对抗疾病。

每年,大约15%的作物产量因细菌和真菌疾病而损失,使全球经济损失约2200亿美元。植物依靠其免疫系统来帮助它们进行反击。与动物不同,植物没有专门的免疫细胞,可以通过血液到达感染的地点。相反,植物中的每一个细胞都必须能够站立和战斗来保护自己,迅速转变为战斗模式。

当植物受到攻击时,它们将优先事项从生长转向防御。这意味着细胞开始合成新的蛋白质并抑制其他蛋白质的产生。细胞中数以万计的蛋白质做了许多工作:催化反应,识别外来物质,作为化学信使,并将材料移入和移出。为了制造一种特定的蛋白质,细胞核内的DNA中遗传指令被转录成一种叫做mRNA的信使分子。这条mRNA链然后进入细胞质,在那里被称为核糖体的结构"读取"信息并将其翻译成蛋白质。

在一项研究中,研究人员发现当植物被感染时,某些mRNA分子会比其他分子更快地翻译成蛋白质。研究人员发现,这些mRNA分子的共同点是RNA链前端的一个区域,其遗传密码中的字母反复出现,其中核苷酸碱基腺嘌呤和鸟嘌呤不断重复。研究人员证明,当植物检测到病原体攻击时,为核糖体登陆和读取mRNA提供信号的分子路标被移除,这使细胞无法制造其典型的"和平时期"蛋白质。

相反,核糖体绕过通常的翻译起点,使用RNA分子内反复出现的As和Gs区域进行对接,并从那里开始阅读,基本上走了一条捷径,通过了解植物如何取得这种平衡,研究人员希望找到新的方法来设计抗病作物,而不影响产量。

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