اكتشف العلماء الصينيون آلية مناعية جديدة للنبات ضد الفيروسات. يكشف البحث، الذي نُشر في (Cell Host & Microbe)، أن بروتين الأرجينين ميثيل ترانسفيراز 6 (PRMT6) يلعب دورًا حاسمًا في الدفاع عن النباتات ضد الفيروسات. حدد الفريق، بقيادة البروفيسور تساو شياو فنغ والبروفيسور لي فنغ، أن تثبيط الحمض النووي الريبوزي الكابت للفيروسات (viral suppressor RNA silencing (VSR)) بواسطة (PRMT6) هو آلية جديدة لتعزيز مناعة النباتات ضد الفيروسات كاستراتيجية رئيسية تستخدمها النباتات لمكافحة الالتهابات الفيروسية. وهذا الاكتشاف له آثار كبيرة على تطوير المحاصيل المقاومة للأمراض، مما قد يحدث ثورة في الطريقة التي نتعامل بها مع إدارة أمراض النبات.
محتويات المقال :
مناعة النبات ضد الفيروسات
تمتلك النباتات، مثل البشر، جهازًا مناعيًا يساعدها للدفاع عن نفسها ضد مسببات الأمراض مثل الفيروسات. على الرغم من أننا على دراية بمفهوم المناعة لدى الحيوانات، إلا أن الآليات الكامنة وراء مناعة النباتات لا تزال غير معروفة. وتشكل الفيروسات النباتية، على وجه الخصوص، تهديدًا كبيرًا للأمن الغذائي العالمي، مما يتسبب في خسائر مدمرة في المحاصيل وأعباء اقتصادية. إذًا، كيف تقاوم النباتات هؤلاء الغزاة الفيروسيين؟
تكمن الإجابة في تفاعل معقد بين الآليات الجزيئية، حيث تطورت النباتات لتتعرف على مسببات الأمراض الفيروسية ومكافحتها. أحد الجوانب الحاسمة في مناعة النبات هو إسكات الجينات الفيروسية (Gene silencing)، وهي عملية تتوسطها جزيئات صغيرة من الحمض النووي الريبوزي تسمى حمض نووي ريبوزي متداخل صغير (siRNAs). تستهدف هذه الجزيئات جينات فيروسية محددة، وتمنع التعبير عنها وتحد بشكل فعال من انتشار الفيروس. ومع ذلك، فقد طورت الفيروسات إجراءات مضادة لتجنب هذه الاستجابة المناعية، مما أدى إلى إنتاج بروتينات تعرف باسم مثبطات الحمض النووي الريبوزي الكابت للفيروسات (VSRs). يمكن أن ترتبط (VSRs) بالـ (siRNAs)، مما يؤدي إلى تحييد تأثيراتها المضادة للفيروسات والسماح للفيروس بالتكاثر دون رادع.
وفي هذه المعركة المستمرة، طورت النباتات استراتيجيات إضافية لمواجهة VSRs، بما في ذلك الالتهام الذاتي وتنشيط المستقبلات المناعية. تساعد الالتهام الذاتي، وهي عملية إعادة تدوير خلوية، على التخلص من المكونات الفيروسية و(VSRs)، بينما يمكن للمستقبلات المناعية اكتشاف الغزاة الفيروسيين والاستجابة لهم.
عائلة ميثيل ترانسفيراز
في عالم البيولوجيا الجزيئية المعقد، تعمل بروتينات الأرجينين ميثيل ترانسفيراز (PRMTs) بهدوء خلف الكواليس لتنظيم العمليات الخلوية المختلفة. تتمتع هذه الإنزيمات بتاريخ تطوري محفوظ، حيث تم ضبط وظائفها بمرور الوقت لضمان الأداء السليم للآليات الخلوية. تعد (PRMTs) مسؤولة عن تحفيز نقل مجموعات الميثيل إلى بقايا الأرجينين على البروتينات المستهدفة، وهي عملية تعرف باسم مثيلة الأرجينين (Arginine methylation).
هذا التعديل ما بعد الترجمة (post-translational modification) له آثار بعيدة المدى، حيث يؤثر على تنظيم النسخ ومعالجة الحمض النووي الريبوزي (RNA) وإصلاح تلف الحمض النووي (DNA) والاستجابة المناعية. في النباتات، ثبت أن (PRMTs) تؤثر على النمو والاستجابة للضغط من خلال تنظيم النسخ (transcriptional regulation). ومع ذلك، ظل دور (PRMTs) في مقاومة أمراض النبات لغزا، حتى الآن.
كشف الغموض
وبينما تعمق العلماء في عالم التفاعلات بين الفيروسات النباتية، بدأوا في كشف لغز مذهل. دور (PRMT6) في الاستجابات النباتية المضادة للفيروسات، على الرغم من الاشتباه به، ظل غير واضح. لتسليط الضوء على هذا اللغز، حول الباحثون انتباههم إلى الطماطم، المضيف الطبيعي لفيروس الشجيرة القزمية في الطماطم (Tomato bush stunt virus (TBSV)). ومن خلال التعاون مع فريق البروفيسور لي فنغ، شرعوا في رحلة مثيرة للتحقيق في الدور الذي يلعبه (PRMT6) في استجابة الطماطم المضادة للفيروسات.
من خلال تحليل المعلومات الحيوية، اكتشف الفريق بروتين الطماطم (SlyPRMT6)، الذي يتشابه بشكل مذهل مع (PRMT6) في البشر ونبات رشاد الصخر (Arabidopsis). وأظهرت الطفرات التي تم إخراجها من جين البروتين (SlyPRMT6) مقاومة أقل للطماطم للإصابة بفيروس (TBSV)، في حين أدى الإفراط في التعبير الجيني عن إلى زيادة المقاومة. يشير هذا الاكتشاف إلى أن (SlyPRMT6) متورط بالفعل في الاستجابات المضادة للفيروسات في الطماطم.
ولكن هذا ليس كل شيء، فقد واصل الباحثون تحديد أليلين (نسخة أو شكل بديل للجين) للـ(PRMT6) في مجموعة الطماطم الطبيعية، مما أظهر علاقة متبادلة بمستويات التعبير عن (PRMT6) ومقاومة (TBSV). ومع بدء حل اللغز، بدأ يتشكل دور (PRMT6) في الاستجابات المضادة للفيروسات. ولكن كيف يمارس (PRMT6) تأثيره بالضبط؟ تكمن الإجابات في الرقصة المعقدة لتفاعلات البروتين، التي تنتظر الكشف عنها.
التأثير المحتمل على مقاومة أمراض النبات
إن اكتشاف آلية مناعية جديدة للنبات ضد الفيروسات يصنع مستقبلًا يستطيع فيه المزارعون زراعة الطماطم المقاومة للأمراض، مما يقلل من خسائر المحاصيل ويزيد من الأمن الغذائي. ويمكن أيضًا تطبيق هذا النهج المبتكر على محاصيل أخرى، لحمايتها من الأمراض الفيروسية المدمرة. كما يمكن للباحثين تطوير برامج مستهدفة، وإنشاء محاصيل مجهزة بشكل أفضل لدرء الأمراض.
علاوة على ذلك، يفتح هذا الاكتشاف الأبواب أمام طرق جديدة للبحث. يمكن للعلماء الآن التحقق من كيفية تفاعل (PRMT6) مع مسارات الدفاع النباتية الأخرى لإنشاء نظام دفاع قوي ضد الالتهابات الفيروسية. وهذا يمكن أن يؤدي إلى تطوير استراتيجيات أكثر فعالية لمكافحة أمراض النباتات، والحد من الأثر البيئي لاستخدام المبيدات الحشرية، وتعزيز الزراعة المستدامة.
وبينما نواصل مواجهة تحديات إطعام عدد متزايد من سكان العالم، لا يمكن المبالغة في التأثير المحتمل لهذا الاكتشاف. ومن خلال الكشف عن أسرار مناعة النباتات، يمكننا خلق مستقبل حيث تتم حماية المحاصيل من ويلات الأمراض ويمكن للمزارعين أن يزدهروا.
المصادر
Scientists reveal novel mechanism of plant immunity against viruses | physc.org
Protein arginine methyltransferase 6 mediates antiviral immunity in plants | cell host and microbe
Author: أخبار علمية
سعدنا بزيارتك، جميع مقالات الموقع هي ملك موقع الأكاديمية بوست ولا يحق لأي شخص أو جهة استخدامها دون الإشارة إليها كمصدر. تعمل إدارة الموقع على إدارة عملية كتابة المحتوى العلمي دون تدخل مباشر في أسلوب الكاتب، مما يحمل الكاتب المسؤولية عن مدى دقة وسلامة ما يكتب.
التعليقات :