Дослідники з Університету Каліфорнії в Девісі за допомогою штучного інтелекту вдосконалили «систему сигналізації» рослин, що дозволяє їм краще виявляти бактеріальні загрози. Це може стати проривом у захисті таких культур, як томати та картопля, від небезпечних хвороб. Дослідження опубліковане у журналі Nature Plants.
Так само як і тварини, рослини мають власну імунну систему. Одним із ключових елементів захисту є рецептори імунітету, які здатні розпізнавати присутність бактерій. Один із таких рецепторів — FLS2 — виявляє білок флагелін, що міститься в «хвостах» бактерій, які використовуються для руху. Проте бактерії постійно мутують, змінюючи амінокислоти в білку, щоб уникнути розпізнавання.
— Бактерії ведуть гонку озброєнь із рослинами-господарями і постійно адаптуються, щоб обійти їхню імунну систему, — пояснює провідна авторка дослідження Гітта Коукер, професорка кафедри фітопатології.
Щоб надати рослинам перевагу, команда Коукер використала AlphaFold — інструмент штучного інтелекту, який прогнозує 3D-структуру білків. Завдяки аналізу природної варіативності рецепторів і порівнянню з ефективнішими аналогами, вчені змогли змоделювати й змінити амінокислоти у FLS2, значно розширивши його здатність виявляти збудників.
— Ми, по суті, «воскресили» рецептор, який був нейтралізований патогеном, і надали рослині нову здатність до захисту — цілеспрямовано і точно, — зазначає Коукер.
Що це означає для аграрного сектору?
Нова стратегія може стати основою для створення широкого спектру стійкості до хвороб у сільськогосподарських культурах. Одним із пріоритетних збудників, які планують подолати вчені, є Ralstonia solanacearum — причина бактеріального в’янення. Цей ґрунтовий патоген здатний інфікувати понад 200 видів рослин, зокрема картоплю і томати.
Команда також працює над машинним навчанням для прогнозування, які рецептори мають найбільший потенціал для редагування. Наступний крок — мінімізація змін у структурі білків для збереження точності та ефективності.
Цей підхід може бути адаптований і до інших рецепторів рослинного імунітету, відкриваючи нові горизонти у біотехнологіях.
Автори дослідження: Тяньжун Лі, Естебан Харкін Боланьйос, Даніель Стівенс, Хансу Ша (Університет Каліфорнії, Девіс), Данііл Пригожин (Національна лабораторія Лоуренса Берклі). Дослідження профінансовано Національним інститутом здоров’я США та Національним інститутом харчових і сільськогосподарських наук Міністерства сільського господарства США.
Аби не пропустити найцікавішого, підписуйтесь на наш канал-Telegram
