#FungalManipulation #PlantFungiInteraction #SymbioticFungi #PathogenicFungi #ProteinStructures #AMFungi #EffectorProteins #PlantHealth #Landbouw #AlphaFold2 #PlantMicrobeInteractions #GatsbyCharitableFoundation #SLCU
Wetenschappers van het Sainsbury Laboratory Cambridge University (SLCU) hebben een baanbrekende ontdekking gedaan, waaruit blijkt dat symbiotische en pathogene schimmels, ondanks dat ze ver verwant zijn, een vergelijkbare groep eiwitten gebruiken om planten te manipuleren en te bewonen. Dit onderzoek, waarin de uitgescheiden eiwitten van deze schimmels werden vergeleken met behulp van geavanceerde AI-technologie, werpt licht op de mechanismen die ten grondslag liggen aan de interacties tussen planten en schimmels. De bevindingen hebben aanzienlijke implicaties voor de landbouw en natuurlijke ecosystemen, omdat het begrijpen van deze moleculaire hulpmiddelen de potentieel gunstige relaties tussen planten en schimmels zou kunnen verbeteren en tegelijkertijd risico's met zich mee zou brengen van een verhoogde gevoeligheid voor ziekteverwekkers.
Sebastian Schornack en zijn onderzoeksteam bij SLCU zijn toegewijd aan het identificeren en karakteriseren van nieuwe arbusculaire mycorrhiza (AM) effectoren, dit zijn eiwitten die worden uitgescheiden door symbiotische schimmels om hun kolonisatie van plantenwortels te vergemakkelijken. In hun zoektocht naar het ontrafelen van de strategieën die worden gebruikt door pathogene en symbiotische schimmels, gebruikte het team het AlphaFold2 AI-computerprogramma, een krachtig hulpmiddel voor het voorspellen van eiwitstructuren. Dit stelde hen in staat de uitgescheiden eiwitten van symbiotische en pathogene schimmels te vergelijken, wat uiteindelijk leidde tot de ontdekking van een structureel vergelijkbare groep eiwitten gecodeerd in de genomen van beide soorten schimmels.
De bevindingen van het onderzoek hebben verstrekkende gevolgen voor de plantgezondheid en de landbouw. Symbiotische schimmels, zoals AM-schimmels, spelen een cruciale rol bij de opname van voedingsstoffen, de bevordering van de plantengroei en de verdediging tegen ziekteverwekkers. Aan de andere kant zijn pathogene schimmels, zoals Fusarium oxysporum, destructieve ziekteverwekkers die belangrijke gewassen zoals bananen en oliepalmen bedreigen. De identificatie van gedeelde eiwitten, bekend als Fusarium oxysporum lycopersici dual-domain eiwitten (FOLDs), suggereert dat deze eiwitten bijdragen aan het vermogen van zowel symbiotische als pathogene schimmels om succesvol in planten te leven.
Dr. Schornack benadrukt dat hoewel het verbeteren van AM-relaties in gewassen de plantengroei ten goede kan komen, het ook hun kwetsbaarheid voor ziekteverwekkers zou kunnen vergroten. Deze ontdekking roept vragen op over de aanwezigheid en functie van deze eiwitten in symbiotische schimmels en de mogelijke implicaties voor interacties tussen planten en microben.
Het begrijpen van de diversiteit en gelijkenis van effectoren die door zowel symbionten als pathogenen worden gebruikt, is cruciaal voor het ontrafelen van de complexiteit van plant-microbe-interacties. Hoewel effectoreiwitten in plant-pathogeenrelaties relatief goed bestudeerd zijn, is onze kennis van plant-symbiont-interacties, zoals die waarbij AM-schimmels betrokken zijn, beperkt. Het blootleggen van de verschillende effectoren die betrokken zijn bij de plant-symbiont-relatie is een belangrijk aandachtspunt in het lopende onderzoek van het Schornack-team.
Dit baanbrekende onderzoek werd mogelijk gemaakt door financiering van de Gatsby Charitable Foundation, de Royal Society en de European Research Council.