Nghiên cứu mới cho thấy vai trò của vòng tuần hoàn lipopeptide medpeptin trong điều chỉnh miễn dịch thực vật

Nguồn: Yi-Lin Gu et al.

Một nghiên cứu được thực hiện bởi nhóm của Hai-Lei Wei ở Viện Khoa học Nông nghiệp Trung Quốc cho thấy những hiểu biết sâu sắc về quá trình sinh tổng hợp và điều chỉnh khả năng miễn dịch thực vật bằng một loại lipopeptide medpeptin tuần hoàn được sinh tổng hợp bởi Pseudomonas mediterranea.

Các phát hiện này, đã được công bố trên tạp chí Engineering, đã làm sáng tỏ sự tương tác phức tạp giữa cấu trúc và chức năng của lipopeptide tuần hoàn (CLPs) và mở ra những hướng nghiên cứu mới về tính kháng bệnh của thực vật.

CLPs, chất chuyển hóa thứ cấp đa chức năng được tạo ra bởi nhiều loài vi khuẩn khác nhau, đang được xem như là một yếu tố quan trọng trong miễn dịch thực vật. Tuy nhiên, việc hiểu cơ chế của sự tương tác giữa CLPs và thực vật còn nhiều khó khăn. Nghiên cứu này tập trung vào medpeptin, một CLP gồm 22 amino acid được sinh tổng hợp bởi cụm gen peptide synthase không có ribosome và được điều chỉnh bởi một hệ thống quorum-sensing (một quá trình trao đổi thông tin qua lại lẫn nhau của vi khuẩn).

Trái ngược với các CLP, medpeptine không có biểu hiện hoạt tính ức chế vi khuẩn. Thay vào đó, nó gây ra miễn dịch chết ở tế bào thực vật và tạo ra khả năng chống lại sự lây nhiễm của vi khuẩn. Thông qua việc phân tích phiên mã so sánh và virus-induced gene silencing (VIGS), nhóm nghiên cứu đã xác định được các yếu tố tín hiệu miễn dịch đặc trưng liên quan đến khả năng nhận biết medpeptin ở cây Nicotiana benthamiana, một loại cây mô hình.

Nghiên cứu này nhấn mạnh vai trò của protein extensin nhiều leucine ở thành tế bào và một thụ thể giống protein kinase trong việc điều hòa quá trình chết của tế bào và chống lại sự xâm nhiễm của các mầm bệnh. Việc làm im lặng những protein này sẽ gây ảnh hưởng đến các phản ứng miễn dịch, nhấn mạnh tầm quan trọng của chúng trong các cơ chế bảo vệ tế bào thực vật được tạo thành bởi medpeptin.

Việc phát hiện ra medpeptin và cách thức hoạt động của nó đã mang lại những hiểu biết có giá trị về các cơ chế cảm biến và ảnh hưởng của chúng đối với miễn dịch thực vật. Những phát hiện này đã mở ra một hướng đi mới cho những ứng dụng công nghệ sinh học nhằm tăng cường khả năng bảo vệ cây trồng khỏi các tác nhân gây bệnh và năng suất cây trồng.

Những khám phá mới của nhóm nghiên cứu có ý nghĩa sâu sắc trong lĩnh vực nông nghiệp, đem lại những phương pháp kiểm soát dịch bệnh bền vững và thân thiện với môi trường. Khai thác sức mạnh của medpectin và các CLP khác có thể là một cuộc cách mạng trong việc bảo vệ cây trồng mà không sử dụng các loại thuốc trừ sâu hóa học đồng thời kích thích cây trồng khỏe hơn, tăng khả năng chống chịu.

Nguyễn Thị Kim Thoa theo Phys.org