Các protein của virus hợp lực để hạ thấp lá chắn phòng thủ của thực vật

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Frontiers in Plant Science cho thấy các protein của virus tương tác với nhau để giúp virus tấn công cây chủ và hoàn thành vòng đời của nó. Khi một số protein của virus này bị vô hiệu hóa, các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng virus không thể di chuyển từ tế bào này sang tế bào khác. Những protein này cũng gây ra dịch bệnh.

Nhà virus học Hanu Pappu của WSU cho biết: “Các protein ức chế im lặng này đang tương tác với nhau, phối hợp chặt chẽ để giúp virus vượt qua sự bảo vệ của vật chủ”.

Pappu nói thêm: Hiểu rõ về động lực của những tương tác này có thể cung cấp manh mối để ngăn chặn chúng.

Ông nói: “Chúng tôi đang sử dụng các phương pháp chỉnh sửa bộ gien để thực hiện chính xác điều đó. Chúng ta càng hiểu rõ về cách những loại virus này hạ gục lá chắn phòng thủ và gây bệnh, chúng ta càng có cơ hội cứu thực vật khỏi những kẻ xâm lược là virus”.

Theo Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp (FAO) của Liên Hợp Quốc, các bệnh do virus gây ra thiệt hại hơn một tỷ đô la hàng năm cho cây lương thực, cây làm thức ăn chăn nuôi và cây trồng lấy sợi trên toàn thế giới.

Pappu cho biết, thực vật đã phát triển một hệ thống phòng thủ tinh vi để bảo vệ chúng khỏi bị nhiễm bệnh, liên quan đến các sự kiện tế bào được phức tạp hóa cao được kích hoạt bởi sự tấn công của virus. Thực vật sử dụng một biện pháp bảo vệ phân tử được gọi là can thiệp RNA, để cắt axit nucleic của virus, ngăn không cho virus chỉ huy các tế bào chủ. Đến lượt mình, virus phát triển, tạo ra các phân tử được gọi là protein ức chế im lặng có thể vô hiệu hóa khả năng phòng thủ RNAi của vật chủ.

Pappu nói: “Khi cây trồng cảm nhận được sự tấn công của virus, lá chắn của nó sẽ tăng lên. Virus đang tìm cách hạ thấp lá chắn hoặc chui qua chúng và cuối cùng chiếm lấy cây”.

Pappu, Chủ tịch Chuey Endowed và Samuel H. Smith, Giáo sư tại Khoa Bệnh học Thực vật của WSU, nghiên cứu các protein virus ngăn chặn hoặc trốn tránh sự phòng thủ của thực vật, cuối cùng tìm ra các cách giúp thực vật đẩy lùi mầm bệnh. Ông và nhóm của mình đã nghiên cứu một nhóm mầm bệnh có tên là geminivirus - một trong những loại virus phá hoại mùa màng nhiều nhất ở nhiều nơi trên thế giới.

Tác giả chính Ying Zhai, một cộng sự nghiên cứu của WSU, bắt đầu xác định loại protein nào của virus đang ngăn chặn sự phòng vệ và hiểu cách các phân tử này tương tác với các protein virus khác khi bị nhiễm bệnh. Làm việc với Anirban Roy và nhóm của anh ấy tại Viện Nghiên cứu Nông nghiệp Ấn Độ, cô đã kiểm tra một loại virus geminivirus gây hại cụ thể, virus gây bệnh khảm vàng Croton. Ying và Roy đã tìm hiểu vị trí của bộ phận ngăn chặn sự im lặng của virus trong các tế bào, cách nó tương tác với các tế bào và gây ra các triệu chứng cũng như cách nó giúp virus di chuyển từ tế bào này sang tế bào khác.

Sử dụng một kỹ thuật gọi là kính hiển vi đồng tiêu, tập trung chùm ánh sáng vào một khu vực mục tiêu nhỏ, đồng tác giả Dan Mullendore tại Trung tâm Hình ảnh và Kính hiển vi Franceschi của WSU đã nghiên cứu các protein virus riêng lẻ và nơi chúng định vị bên trong tế bào vật chủ.

Trong khi hầu hết các loại virus tạo ra một loại protein có chức năng cụ thể để đánh bại vật chủ của chúng, Zhai và Roy phát hiện ra rằng geminivirus này không chỉ chứa một mà là bốn loại protein khác nhau tham gia vào quá trình phòng thủ của thực vật. Sử dụng các phương pháp phân tử và vi mô có độ nhạy cao, họ phát hiện ra rằng các protein virus này đang tương tác để giúp virus. Khi một số bị vô hiệu hóa, virus không thể lây lan trong cây.

Dự án được hỗ trợ bởi sự tài trợ của Viện Thực phẩm và Nông nghiệp Quốc gia của Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ.