Raziskovalci dveh odsekov Kemijskega inštituta so s sodelavci Biotehniške fakultete Univerze v Ljubljani so razložili proces odmiranja rastlinskega tkiva, ki ga povzročijo toksični proteini NLP, in odgovorili, zakaj so določene skupine rastlin občutljive na te toksine.
Objava v reviji Science je po besedah direktorja inštituta in enega od dveh vodilnih avtorjev študije Gregorja Anderluha ogromno priznanje za Kemijski inštitut in slovensko znanost.
Odgovori na pomembno vprašanje
Raziskovalci so v objavi odgovorili na pomembno vprašanje, kako poteka prvi korak poškodb rastlinskih celic, ki jih povzročajo toksični proteini NLP. Določili so receptor na površini rastlinskih celic, na katerega se veže toksičen protein NLP, ter odgovorili, zakaj so na te proteine občutljive le dvokaličnice, ne pa tudi enokaličnice, je pojasnil Anderluh.
Poznavanje prvega koraka poškodb rastlinskih celic bo raziskovalcem omogočilo razvoj zaviralnih molekul, ki bi lahko izničile delovanje proteinov in bi bile lahko uporabne v fitofarmacevtskih pristopih.
Objava nadgrajuje raziskave iz leta 2009, v katerih so sodelovali tudi raziskovalci Kemijskega inštituta. V teh raziskavah so opisali zgradbo NLP-proteinov in njihov toksični učinek na rastline. Glavna motivacija sedanje raziskave pa je bila razumeti, na kakšen način poteka ta proces.
Družina proteinskih molekul NLP je že nekaj časa poznana pri bakterijah, glivah in oomicetah. Organizmi, ki izločajo proteine NLP, povzročajo gnilobo, rjo, počrnele plodove, venenje rastlin in zamrtje semen ter in se zelo hitro širijo po posevkih.
Raziskovalci so v objavi prvič pokazali, da do odmiranja rastlinskih celic pride samo pri dvokaličnicah, kot so krompir, paradižnik, tobak in soja, ne pa tudi pri enokaličnicah, kot so koruza, pšenica in riž.
Razlog za to so razlike v zgradbi lipidov, ki onemogočijo učinkovito vgradnjo toksina v celično membrano in posledično poškodbe rastlinskih celic.
Z uporabo metod strukturne biologije so v objavi opisali, kako se v molekulo toksina veže sladkorna enota lipida, in odkrili spremembe v zgradbi toksina, ki nato omogočijo učinkovito vezavo na rastlinske celice.
V prihodnje bodo nadaljevali z raziskavami molekulskih osnov poškodb rastlinskih celic, povzročenih s proteini NLP. Želijo razumeti, na kakšen način ti toksini uničijo lastnosti membran rastlinskih celic.
Izdelava fitofarmacevtskih pripravkov
Odkritje pa po drugi strani že zdaj omogoča razvoj snovi, ki bi izničile delovanje toksičnih proteinov NLP. S tem se odpirajo tudi možnosti za razvoj fitofarmacevtskih pripravkov, ki bi preprečile delovanje proteinov NLP in s tem tudi nekaterih rastlinskih bolezni.
Navdušenje nad dosežkom je v videu nagovoru izrazil tudi premier Miro Cerar. Izrazil je prepričanje, da bo objava v tako ugledni reviji, kot je Science, dodatna motivacija vsem sodelavcem in mladim znanstvenikom, ki se podajajo na svojo znanstveno-raziskovalno pot. "Znanost mora biti temeljni del vizije Slovenije, z dosežkom k temu cilju močno prispevate," je raziskovalce nagovoril Cerar.
Pri raziskavi je sodelovalo 25 znanstvenikov iz šestih držav, med njimi osem znanstvenikov s Kemijskega inštituta in Biotehniške fakultete Univerze v Ljubljani. Njihov članek v reviji Science je dosegljiv na tem spletnem naslovu http://science.sciencemag.org/content/358/6369/1383.