Белки отвечают практически за все жизненно важные функции в организме. Например, они катализируют метаболические реакции, передают сигналы, транспортируют определенные вещества и контролируют реакции иммунной системы. Несколько лет назад исследователи установили, что белки не функционируют независимо друг от друга, а образуют сложные сети.
«Когда вы исследуете белковые сети, вы обнаруживаете много общего с онлайн-социальными сетями», — говорит д-р Паскаль Фальтер-Браун из кафедры системной биологии растений TUM. «Некоторые белки являются хорошими сетевиками, которые поддерживают контакт со многими другими белковыми молекулами, в то время как другие менее интерактивны».Различные патогены атакуют одни и те же целиИзучая модель растения Arabidopsis thaliana (кресс-салат), исследователи обнаружили, что патогены специфически нацелены на сильно связанные с сетью белки. «Мы были удивлены тем, что такие биологически непохожие патогены, как бактерии и грибы, манипулируют одними и теми же белками», — продолжает Фальтер-Браун.
К ним относятся белки, которые контролируют важные процессы в клетках, например факторы транскрипции, которые активируют гены для производства новых белков.В течение некоторого времени было известно, что эти «концентраторы» важны для всей сети, поскольку они координируют и синхронизируют отдельные процессы. «Цель патогенов — максимально ослабить своего хозяина, поэтому они пытаются атаковать и захватить центры управления клетки, другими словами, белки, у которых больше всего« друзей »в сети», — объясняет Фальтер-Браун. .Центры управления практически не изменилисьЦентральная роль этих белков также отражается в том факте, что они практически не эволюционировали с течением времени.
Когда организмы развиваются, незначительные мутации могут привести к изменениям в их молекулах. Если это принесет пользу конкретному организму, вполне вероятно, что новые свойства будут переданы его потомству.В случае сильно связанных в сеть белков такие изменения происходят редко, как объясняет Фальтер-Браун: «Поскольку эти белки занимают такое центральное положение в сети, им очень трудно изменить, не оказывая отрицательного воздействия на растение. " Похоже, что патогены используют эту эволюционную консервацию, нацеливаясь на белки, которые не изменяются — и поэтому не могут ускользнуть от злоумышленников.
Помощь из сетиВ то же время кажется, что сети структурированы таким образом, что помогает им эффективно защищать уязвимые узлы. Белки, которые особенно «привлекательны» для патогенов, часто имеют соседей с мутациями, которые хорошо переносятся сетью.
Требуются дальнейшие исследования, чтобы понять, как работает это «наблюдение за соседями» и предоставляет ли сеть другие механизмы защиты.Тот факт, что разные патогены атакуют одни и те же белки в растении, может открыть дверь для выращивания более устойчивых сельскохозяйственных культур.
Могут ли результаты быть переданы другим организмам — и даже людям — это вопрос, который потребует дальнейших исследований. «Поскольку человеческие белки претерпели одни и те же эволюционные процессы, вполне возможно, что результаты будут применимы и к людям», — заключает Фальтер-Браун.