นักวิจัยค้นพบ วิธีที่พืชสร้างเซลล์ใหม่เพื่อต่อสู้กับผู้บุกรุก การค้นพบนี้สามารถช่วยให้นักวิจัยเพิ่มระบบภูมิคุ้มกันของพืชโดยไม่สูญเสียผลผลิตในยามสงคราม โรงงานสามารถปรับเปลี่ยนเพื่อรองรับความต้องการของการรบได้ สายการประกอบเปลี่ยนหลักสูตรจากการผลิตชิ้นส่วนรถยนต์เป็นปืนกล หรือจากการผลิตเครื่องซักผ้าเป็นเครื่องยนต์อากาศยาน หากต้องการฟังศาสตราจารย์ Xinnian Dong แห่งมหาวิทยาลัย Duke กล่าว พืชยังสามารถเปลี่ยนจากการผลิตในยามสงบเป็นช่วงสงครามได้
พืชผลและพืชชนิดอื่นๆ มักถูกจุลินทรีย์โจมตี รวมทั้งแบคทีเรีย ไวรัส และเชื้อโรคอื่นๆ เมื่อพืชสัมผัสได้ถึงการบุกรุกของจุลินทรีย์ มันจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างลึกซึ้งในซุปเคมีของโปรตีน โมเลกุลของสิ่งมีชีวิต ภายในเซลล์ของมัน ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา Dong และทีมวิจัยของเธอได้ร่วมมือกันว่าพวกเขาทำอย่างไร ในการศึกษาใหม่ที่ตีพิมพ์ในวารสารCell เมื่อเร็ว ๆ นี้ Dong และผู้เขียนคนแรก Jinlong Wang ได้เปิดเผยส่วนประกอบสำคัญในเซลล์พืชที่ทำการโปรแกรมเครื่องจักรสร้างโปรตีนใหม่เพื่อต่อสู้กับโรค
ในแต่ละปี ประมาณ15% ของผลผลิตพืชผลจะสูญเสียไปกับโรคที่เกิดจากแบคทีเรียและเชื้อรา ทำให้เศรษฐกิจโลกมีมูลค่าประมาณ220 พันล้านดอลลาร์ พืชพึ่งพาระบบภูมิคุ้มกันเพื่อช่วยต่อสู้ พืชไม่มีเซลล์ภูมิคุ้มกันเฉพาะที่สามารถเดินทางผ่านกระแสเลือดไปยังบริเวณที่ติดเชื้อต่างจากสัตว์ ในทางกลับกัน ทุกเซลล์ในโรงงานจะต้องสามารถยืนหยัดและต่อสู้เพื่อปกป้องตัวเอง และเปลี่ยนเข้าสู่โหมดการต่อสู้อย่างรวดเร็ว
นักวิจัยค้นพบ การเพิ่มระบบภูมิคุ้มกันของพืชโดยไม่สูญเสียผลผลิต
เมื่อพืชถูกโจมตี พวกมันเปลี่ยนลำดับความสำคัญจากการเติบโตเป็นการป้องกัน ซึ่งหมายความว่าเซลล์เริ่มสังเคราะห์โปรตีนใหม่และยับยั้งการผลิตของผู้อื่น จากนั้น “ภายในสองถึงสามชั่วโมง สิ่งต่างๆ จะกลับมาเป็นปกติ” ดงกล่าว โปรตีนนับหมื่นที่ผลิตขึ้นในเซลล์ทำหน้าที่หลายอย่าง เช่น เร่งปฏิกิริยา จดจำสารแปลกปลอม ทำหน้าที่เป็นสารเคมี และเคลื่อนย้ายวัสดุเข้าและออก ในการสร้างโปรตีนเฉพาะ คำสั่งทางพันธุกรรมในDNAที่บรรจุอยู่ภายในนิวเคลียสของเซลล์
จะถูกคัดลอกเป็นโมเลกุลผู้ส่งสารที่เรียกว่า mRNA จากนั้น mRNA เกลียวนี้จะออกไปที่ไซโตพลาสซึม ซึ่งมีโครงสร้างที่เรียกว่าไรโบโซม “อ่าน” ข้อความและแปลข้อความนั้นเป็นโปรตีน ในการศึกษาปี 2017 Dong และทีมของเธอได้เรียนรู้ว่าเมื่อพืชติดเชื้อ โมเลกุล mRNA บางตัวจะถูกแปลเป็นโปรตีนได้เร็วกว่าตัวอื่นๆ นักวิจัยค้นพบว่าสิ่งที่โมเลกุล mRNA เหล่านี้มีเหมือนกันคือบริเวณส่วนหน้าของ สาย RNAที่มีตัวอักษรซ้ำๆ ในรหัสพันธุกรรม ซึ่งฐานของนิวคลีโอไทด์คืออะดีนีนและกัวนีนซ้ำแล้วซ้ำอีก
ในการศึกษาครั้งใหม่นี้ Dong, Wang และเพื่อนร่วมงานได้แสดงให้เห็นว่าภูมิภาคนี้ทำงานร่วมกับโครงสร้างอื่นๆ ภายในเซลล์อย่างไรเพื่อกระตุ้นการผลิตโปรตีนใน “ช่วงสงคราม” พวกเขาแสดงให้เห็นว่าเมื่อพืชตรวจพบการโจมตีของเชื้อโรค ป้ายบอกทางระดับโมเลกุลที่ส่งสัญญาณถึงจุดเริ่มต้นปกติสำหรับไรโบโซมที่จะลงจอดและอ่าน mRNA จะถูกลบออก ซึ่งทำให้เซลล์ไม่สามารถสร้างโปรตีน “เวลาสงบ” ตามปกติได้
ในทางกลับกัน ไรโบโซมข้ามจุดเริ่มต้นปกติสำหรับการแปล โดยใช้ขอบเขตของ As และ Gs ที่เกิดซ้ำภายในโมเลกุล RNA สำหรับการเทียบท่าและเริ่มอ่านจากที่นั่นแทน “โดยพื้นฐานแล้วพวกเขาใช้ทางลัด” ดงกล่าว สำหรับพืชแล้ว การต่อสู้กับการติดเชื้อเป็นการกระทำที่สมดุล ดงกล่าว การจัดสรรทรัพยากรเพื่อการป้องกันมากขึ้นหมายถึงการสังเคราะห์แสงและกิจกรรมอื่นๆ ในธุรกิจของชีวิตน้อยลง การผลิตโปรตีนป้องกันมากเกินไปสามารถสร้างความเสียหายหลักประกันได้
ตัวอย่างเช่น พืชที่มีระบบภูมิคุ้มกันที่ทำงานหนักเกินไปจะมีการเจริญเติบโตที่แคระแกร็น ด้วยการทำความเข้าใจว่าพืชสร้างสมดุลนี้ได้อย่างไร ดงกล่าว นักวิจัยหวังว่าจะพบวิธีใหม่ๆ ในการสร้างพืชที่ต้านทานโรคโดยไม่กระทบต่อผลผลิต ทีมวิจัยของ Dong ทำการทดลองจำนวนมากในพืชที่ มีลักษณะคล้ายมัสตาร์ดชื่อArabidopsis thaliana อย่างไรก็ตาม พบลำดับ mRNA ที่คล้ายกันในสิ่งมีชีวิตอื่นๆ รวมทั้งแมลงวันผลไม้ หนู และมนุษย์ ดังนั้นพวกมันจึงอาจมีบทบาทที่กว้างขึ้นในการควบคุมการสังเคราะห์โปรตีนในพืชและสัตว์เหมือนกัน ดงกล่าว
เรียบเรียงโดย แทงบอล
