Çin Elmlər Akademiyası tərəfindən

Robert Egan tərəfindən redaktə edilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

SPIR inkişafının qrafik təsviri. Kredit: IGDB

Bitki istehsalı bitki patogenləri tərəfindən təhdidlərlə üzləşir. Ənənəvi xəstəliklərə davamlı seleksiya, müəyyən patogenlərə uyğunlaşdırılmış immun reseptorlarını kodlayan təbii bitki müqavimət genlərinə əsaslanır. Lakin, sürətlə inkişaf edən patogenlər tez-tez bu təbii müdafiəni dəf edir və təbii olaraq meydana gələn immun reseptorlarının məhdud müxtəlifliyi davamlı müqavimət göstərən bitkilərin yetişdirilməsini çətinləşdirir.

Çin Elmlər Akademiyasının Genetika və İnkişaf Biologiyası İnstitutunda (IGDB) professor Qao Kayxianın rəhbərlik etdiyi bir qrup, müxtəlif bitki patogenlərindən zülalları tanıyan sintetik bitki immun reseptorlarının (SPIR) tələb üzrə dizaynı üçün proqramlaşdırıla bilən bir platforma hazırlayıb.

Tədqiqat 23 iyulda Science jurnalında onlayn dərc edilib.

Modulyar domenlər ətrafında reseptorların layihələndirilməsi

Bu tədqiqatın mərkəzində olan immun reseptorları — hüceyrədaxili nukleotid bağlayan lösinlə zəngin təkrar reseptorları (NLR) — əsasən patogenləri böyük, yüksək dərəcədə təkrarlanan və mühəndisliyi çətin olan lösinlə zəngin təkrar domenləri vasitəsilə aşkarlayır. Bu problemi həll etmək üçün tədqiqatçılar yeni hazırlanmış patogen tanıma modulları ilə asanlıqla əvəz edilə bilən kompakt, modulyar inteqrasiya olunmuş aldatma (ID) domenləri vasitəsilə patogenləri tanıyan fərqli bir NLR sinfindən istifadə etdilər.

Tədqiqatçılar AlphaFold 3 və BindCraft kimi süni intellektlə dəstəklənən zülal alətlərindən istifadə edərək patogen zülallarını xüsusi olaraq bağlayan de novo zülalları hazırladılar. Daha sonra onlar bu dizayn edilmiş zülalları düyü immun reseptoru Pikm-1-ə inteqrasiya edərək, onun doğma ID domenini əvəz edərək, xüsusi tanıma xüsusiyyətlərinə malik SPIR-lər yaratdılar.

Tədqiqatçılar bu boru kəmərindən istifadə edərək viruslar, bakteriyalar, göbələklər və oomisetlər də daxil olmaqla geniş bitki patogenlərindən zülalları hədəf alan 391 SPIR dizayn etdilər. Bunlardan 71-i (18,2%) nəzərdə tutulan hədəflərini tanıdı və immun reaksiyalarını aktivləşdirdi ki, bu da süni intellektlə dəstəklənən de novo zülal dizaynının funksional bitki immun reseptorları yarada biləcəyini nümayiş etdirdi.

Yönləndirilmiş təkamül zəif dizaynları təkmilləşdirdi

Lakin qalan dizaynların çoxu ya avtomatik, ya da qeyri-aktiv idi ki, bu da təkcə süni intellekt əsaslı dizaynın kifayət olmadığını göstərir. Reseptor performansını daha da yaxşılaşdırmaq üçün tədqiqatçılar əvvəllər qurduqları yüksək məhsuldarlıqlı platforma olan geminivirus replikonuna kömək edən bitki yönümlü təkamülə ( GRAPE ) müraciət etdilər və onu yeni dizayn edilmiş SPIR-ləri optimallaşdırmaq üçün istifadə etdilər. Bu optimallaşdırma immun fəaliyyətini əhəmiyyətli dərəcədə artırdı və istənməyən avtomatik aktivləşməni azaldıb.

Optimallaşdırılmış SPIR-lər ifadə edən transgen Nicotiana benthamiana bitkiləri, Pomidor qəhvəyi rugoza meyvə virusu (ToBRFV) infeksiyasına qarşı effektiv müqavimət göstərdi və bu da texnologiyanın məhsulun yaxşılaşdırılması potensialını vurğuladı.

Bitkilərin qorunması üçün daha sürətli bir yol

Təbii olaraq meydana gələn müqavimət genlərindən asılı olan müqavimət yetişdirməsindən fərqli olaraq, SPIR platforması tamamilə yeni patogen hədəflərini tanıya bilən immun reseptorlarının xüsusi dizaynını təmin edir. Prinsipcə, yeni yaranan patogenlərdən gələn zülalları hədəf alan SPIR-lər artıq həftələr ərzində yaradıla bilər və bu da bitkiləri inkişaf edən xəstəlik təhdidlərindən qorumaq üçün sürətli və çox yönlü bir strategiya təmin edir.

Bu iş reseptorların tələbata uyğun olaraq dizayn edilə, optimallaşdırıla və yerləşdirilə biləcəyi proqramlaşdırıla bilən bitki sintetik immuniteti üçün bir çərçivə yaradır. Proqramlaşdırıla bilən bitki sintetik immuniteti yeni nəsil xəstəliklərə davamlı bitkilərin inkişaf etdirilməsi və qlobal ərzaq təhlükəsizliyinin gücləndirilməsi üçün ümumi bir strategiyaya çevrilə bilər.

Nəşr detalları

Haocheng Zhu və digərləri, Patogen zülalının tanınması üçün sintetik bitki immun reseptorlarının proqramlaşdırıla bilən dizaynı, Science (2026). DOI: 10.1126/science.aee1792 . www.science.org/doi/10.1126/science.aee1792

Jurnal məlumatları: Elm 

Əsas anlayışlar

genetik cəhətdən dəyişdirilmiş orqanizmlərimmunologiya

Çin Elmlər Akademiyası tərəfindən təmin edilib