Persbericht
Schimmel neemt losgelaten stukjes eigen celwand "in de tang" om afweer van plant te omzeilen
Veel schimmels kunnen zichzelf onzichtbaar maken voor het afweersysteem van planten. Onderzoekers van Wageningen University ontdekten dat de tomatenschimmel Cladosporium dat voor elkaar krijgt door stukjes chitine die van de eigen celwand afkomstig zijn, zelf ‘in de tang te nemen’: de stukjes chitine worden omsloten door een eiwit dat de schimmel speciaal daarvoor maakt. Zo kan de tomatenplant niet meer waarnemen dat hij door de schimmel wordt aangevallen. De schimmel kan de plant daardoor ongehinderd aanvallen en aantasten.
Onderzoekers van Wageningen University, onderdeel van Wageningen UR, hebben in 2010 al ontdekt dat de schimmel Cladosporium een eiwit maakt, het zogenoemde Ecp6-eiwit, dat de schimmel onzichtbaar maakt voor het afweersysteem van planten. Het afweersystemen van planten en dieren gebruikt speciale stoffen om binnendringende micro-organismen, zoals schimmels, af te breken. Zo maakt het afweersysteem gebruik van chitinases, enzymen die de celwand van schimmels op kunnen lossen, en zo schimmels kunnen doden. Bij dit proces komen stukjes chitine vrij, en planten gebruiken juist die stukjes om waar te kunnen nemen dat er een indringer is, zodat ze het afweerproces extra kunnen versterken. Het Ecp6-eiwit bindt aan die stukjes chitine. Hoogleraar Bart Thomma: "Het eiwit van de schimmel zoekt de stukjes chitine op en hecht zich eraan vast. Zo worden de chitinedeeltjes onzichtbaar voor de tomatenplant, zoals een stealth-vliegtuig onzichtbaar is voor de radar. Het afweersysteem van de tomatenplant krijgt daardoor niet meer het signaal om extra sterk in actie te komen. Zo kan de schimmel de plant infecteren en aantasten zonder dat de plant het door heeft"
Andrea Sanchez, onderzoeker in de groep van Bart Thomma, ontdekte samen met kristallografen van de universiteit in Lübeck hoe het proces precies werkt. Ze wisten al dat planten aanvallers kunnen waarnemen dankzij immuunreceptoren. Bepaalde delen van deze receptoren, de zogenaamde LysM-domeinen, zijn in staat om zich aan stukjes chitine van schimmels te binden en zo schimmels te herkennen.
Wedloop
Het Ecp6-eiwit van de schimmel blijkt ook dergelijke LysM domeinen te hebben. De immuunreceptoren van de plant en het Ecp6 eiwit van de schimmel bevatten evenveel LysM domeinen. De twee eiwitten zijn concurenten in het "vangen" van chitinedeeltjes. Vanwege het gelijke aantal bindingsplaatsen was het heel onlogisch dat het eiwit van de schimmel de wedloop om zo snel mogelijk de vrijgekomen chitinedeeltjes te binden zou kunnen "winnen" van de immuunreceptoren van de plant. Thomma: "We hebben nu ontdekt dat de 3D-structuur van het Ecp6-eiwit er voor zorgt dat twee LysM domeinen van het schimmeleiwit samenwerken om op die manier chitine aan twee kanten te binden. Het schimmel-eiwit neemt de stukjes chitine dus echt in de tang. Op die manier is de binding sterker en sneller, en kan de plant er simpelweg niet meer bij; de chitine deeltjes zitten al snel heel diep weggestopt in het Ecp6-eiwit. Daarnaast blijkt het Ecp6-eiwit ook nog eens zó sterk aan de stukjes chitine te binden, dat immuunreceptoren van de plant geen kans krijgen om de chitine los te weken, daardoor kan de plant ze dus niet waarnemen"
eLife
De onderzoekers publiceren hun ontdekking in het wetenschappelijke tijdschrift eLife. Het onderzoek is medegefinancierd door een Young Visiting Scientist Stipend toegekend door het Netherlands Genomics Initiative (NGI).