Bitki ve Hayvanların Bağışıklık Sistemlerindeki Benzerlik, Patojenleri Algılama Yetisinin Ötesine Geçiyor!

Fizyoloji, habitat ve beslenme ihtiyaçları açısından son derece farklı olmalarına rağmen bitkiler ve hayvanlar, ortak varoluşsal bir sorunla karşı karşıyadır: Zararlı mikroorganizmalara sürekli maruz kalma karşısında kendilerini nasıl savunmada tutacakları... Giderek artan sayıda kanıt; bitkiler ve hayvanların, patojen molekülleri algılayan ve doğuştan gelen bağışıklık tepkilerini harekete geçiren benzer reseptörleri bağımsız olarak geliştirdiklerini göstermektedir.

Cell Host & Microbe dergisinde yayınlanan bir çalışmada, kıdemli yazar Takaki Maekawa ve meslektaşları, bitkilerin karışık bir soy olan kinaz bölgesi benzeri (İng: "kinase domain-like proteins" veya kısaca "MLKL'ler") adı verilen proteinlere çarpıcı bir benzerlik gösteren bir protein ailesi geliştirdiklerini keşfettiler.^[1] Bu protein ailesi, bağışıklık sisteminin tepkisinin bir parçası olarak, omurgalılarda hücre ölümünü tetiklemektedir. Yazarların bu çalışması, bitki bağışıklık proteinlerinin önemli bir ailesini ortaya çıkaran ve karakterize eden bir araştırma olarak, bitkilerin kendilerini mikrobik istilacılardan nasıl koruduğuna dair ilginç yeni bilgiler sağlıyor.

Programlanmış hücre ölümü (apoptoz) genellikle bitkilerde, hayvanlarda ve mantarlarda enfeksiyonlara karşı bağışıklık sistemine eşlik ederek devreye girmektedir. Yaygın bir teori, oldukça lokalize olan hücre ölümü tepkilerinin enfeksiyonun yayılmasını kesin olarak sınırlamaya yardım ettiğini öne sürüyor. Bağımsız kökenlerden gelmesine rağmen, bu paylaşılan yanıt, aynı zamanda oldukça benzer olan mekanizmaları içeriyor gibi görünüyor. Farklı yaşam topluluklarında hücre ölümüyle ilgili birçok protein, direnç ve hücre ölümüne neden olan dört sarmaldan oluşan bir demet yapısı olan heLo alanı bulunur. Bunu hücresel zarların bütünlüğünü bozarak veya iyon kanalları oluşturarak yapar.

Hayvan ve bitki bağışıklık sistemleri arasındaki benzerliklere ve HeLo alanlarının hücre ölümünde oynadığı kilit role dayanarak Maekawa, bitkilerin HeLo alanlarına sahip başka proteinler de içerebileceklerini varsaydı. Biyoinformatik ve yapısal analizden yararlanarak kendisi ve ekibi, bitki fizyolojisi için önemli olduklarını gösteren farklı bitki türleri arasında yaygın olarak paylaşılan yeni bir HeLo alanı içeren protein ailesi keşfetti.

Maekawa, bunu protein bitkisi MLKL'leri olarak adlandırdı ve daha ilerideki çalışmalar için Arabidopsis thaliana model bitkisinde ifade edilen MLKL'lere odaklandı. O ve ekibi, MLKL proteinlerini A. thaliana'dan izole etti ve bitki MLKL'lerinin omurgalı benzerleriyle aynı genel protein yapısına sahip olduğunu ve ayrıca aktif olmadıklarında muhtemelen otomatik olarak inhibe edilen yapılarda tetramer halinde birleştiğini belirlediler. Önemli olan nokta, bitki MLKL'lerinin, bu proteinleri kodlayan genlerde mutasyona uğradığı ve dolayısıyla fonksiyonel olmayan bitkiler patojen enfeksiyonuna duyarlı olduğu için bağışıklık sisteminde de bir rol oynadığı.

Daha fazla araştırma, omurgalı MLKL'leriyle ek benzerlikler ortaya çıkardı. Bitki MLKL'leri, işlevsel görevlerinin bir parçası olarak hücresel zarlarına da gönderilir ve bu proteinlerin aktivasyonu, hücre ölümüne yol açar. Maekawa şimdi bitki MLKL'lerinin bağışıklıktaki işlevinin altında yatan moleküler ayrıntıları keşfetmeyi hedefliyor:

MLKL'lerin patojen enfeksiyonu üzerine tam olarak nasıl aktive edildiğini ve bu aktivasyonun etkili bitki korumasına nasıl dönüştürüldüğünü tam olarak ortaya çıkarmak heyecan verici olacak.