식물이 곰팡이나 세균과 같은 병원체가 분비하는 단백질의 인식하고 방어하는 기작은 어떻게 이루어지나요?
안녕하세요. 곰팡이나 세균과 같은 병원체는 식물의 면역을 무력화하기 위해서 효과기 단백질에 분비하는 것으로 알고 있습니다. 이때 식물이 곰팡이나 세균과 같은 병원체가 분비하는 단백질의 인식하고 방어하는 기작은 어떻게 이루어지나요?
안녕하세요. 식물이 곰팡이, 세균 등 병원체가 분비하는 단백질을 인식하고 방어하는 면역 기작은 크게 2단계 면역 체계로 설명할 수 있는데요, 우선 PAMP란 병원체가 공통적으로 가지고 있는 분자 구조이며 예를 들어, 세균의 깃털 단백질이나 세포벽 구성 성분, 곰팡이의 키틴 등이 이에 해당합니다. 식물 세포 표면에는 패턴인식수용체가 존재하며 PRR은 PAMP를 인식하여 면역 반응을 시작합니다. 하지만 병원체는 이러한 1차 방어를 회피하기 위해 효과기 단백질을 분비하여 PTI를 억제합니다. 즉 효과기 단백질이란 병원체가 식물의 PTI를 무력화하려고 분비하는 단백질인데요 예를 들어, 세균의 Avr 단백질, 곰팡이의 RXLR 단백질 등이 있습니다. 이때 식물 세포 안에는 R 단백질이 존재하는데요, 이들은 특정 효과기 단백질을 직접 또는 간접적으로 인식합니다. 이 과정에서 식물은 강한 면역 반응을 유도하여 감염 세포를 국소적으로 죽여 병원체 확산 차단을 차단하고 방어 유전자를 활성화하며 살균 물질과 항균 단백질을 생성하게 됩니다. 감사합니다.
1명 평가안녕하세요. 정준민 전문가입니다.
시물은 2단계 면역으로 병원체 단백질을 감지한답니다.
병원체가 효과기가 이를 회피하면 세포질 nlr 단백질이 효과기를 직점, 간점 인식해 eti를 유도할수 있답니다.
식물은 병원체의 효과기 단백질을 직접 인식하기보다, 이 단백질에 의해 변형된 자신의 단백질을 감지하여 방어 기작을 활성화하는 간접적인 방식을 주로 사용합니다. 이러한 기작은 가드 모델로 설명되는데, 식물의 저항성 유전자에서 발현된 R 단백질이 병원체 효과기 단백질의 표적이 되는 식물 자신의 단백질, 즉 가디를 감시하고 있습니다. 병원체 효과기가 가디 단백질에 결합하거나 변형을 일으키면, 이를 감지한 R 단백질이 구조적으로 변하면서 활성화되어 신호 전달 경로를 작동시킵니다. 이 신호는 최종적으로 감염 부위 주변 세포의 자살을 유도하는 과민성 반응과 전신 획득 저항성 같은 강력하고 광범위한 방어 반응으로 이어져 병원체의 확산을 효과적으로 차단합니다.
말씀하신대로 곰팡이나 세균 같은 병원체는 효과기 단백질을 분비하여 식물의 면역 체계를 무력화합니다.
이때 식물은 R 단백질, 즉 저항성 단백질을 이용하여 병원체의 침입을 인식하고 방어하게 됩니다.
이 방어 기작은 '유전자 대 유전자' 가설이 가장 대표적인데, 병원체가 특정 효과기 유전자를 가지고 있고, 식물이 이에 대응하는 특정 R 단백질 유전자를 가지고 있을 때만 성공적인 방어 반응이 일어나는 것이죠.
좀 더 자세히 말씀드리면 R 단백질이 효과기 단백질을 인식하면, 인식과 동시에 방어 신호를 활성화하여 과민 반응을 유도합니다. 이 반응은 감염된 세포를 죽여 병원체가 더 이상 확산되지 못하게 하고, 동시에 항균 물질인 피토알렉신을 생성하고, 병원체 세포벽을 분해하는 효소를 분비하여 방어를 강화하는 것입니다.