식물은 어떤 방식으로 면역 체계를 발달시켰나요?
안녕하세요. 동물의 경우에는 항체나 면역세포를 이용하여 체내에서 면역 반응을 일으키게 되는데요, 이와 달리 식물은 어떠한 방식으로 면역체계를 발달시켰는지 궁금합니다.
안녕하세요. 네 말씀해주신 것과 같이 동물과 달리 식물은 순환하는 면역세포나 항체를 갖지 않고, 대신 고유한 세포 수준 면역 체계와 분자적 방어 시스템을 발달시켜 왔는데요, 우선 동물은 B세포에서 항체를 만들어 병원체를 체내에서 직접 공격할 수 있지만, 식물에는 이런 순환 항체가 없습니다. 대신 세포막과 세포 내부에서 병원체를 감지하는 수용체를 이용합니다. 또한 식물 세포는 세포벽, 세포막, 세포질 내 감시 체계를 갖추고 있는데요 병원체 침입 시 ROS, 칼슘 신호, 호르몬(SA, JA, ET) 등 분자 신호를 통해 방어 반응을 유도하며 하나의 세포가 병원체를 감지하면 주변 세포에 신호를 전달하여 조직 전체로 면역 반응을 확산시킵니다.
또한 식물은 이동성이 없으므로 병원체 공격에 취약합니다. 따라서 병원체가 공격할 때마다 즉각적이고 국소적인 방어를 발전시켜 왔는데요, 세포 수준의 PTI와 ETI가 대표적입니다. 이와 함께 식물은 패턴 인식 수용체(PRR)가 발달해있는데요, 이는 세포막에 위치하며, 곰팡이, 세균, 바이러스의 공통적 분자를 인식하며 예를 들자면 세균 깃털 단백질을 인식하는 FLS2 수용체가 있습니다. 이는 식물이 세포 간 소통 없이도 병원체를 감지할 수 있는 원시적 면역이라고 할 수 있습니다. 감사합니다.
1명 평가안녕하세요. 정준민 전문가입니다.
식물은이동성 면역세포, 항체 대신 각 세포가 자체 방어 시스템을 진화시켰습니다.
세포막 prr로 pamp를 감지해 pti를, 세포질 nlr로 효과기를 인식해 eti를 유도하며, 살리실산, 자스몬산 ,에틸렌으로 전신 신호를 전달해 dsr같은 면역 기억까지 형성한답니다.
안녕하세요. 김채원 전문가입니다.
식물은 항체대신에 세포막수용체로 미생물패턴을 인식해서 기초 면역을 형성합니다.
추가로 병원균효과기를 감지하는 저항성단백질기반의 효과기 유발 면역을 발달시켜왔습니다.
식물은 이동성 면역세포나 항체 대신 모든 세포에 내재된 두 단계의 선천 면역 체계를 발달시켰습니다. 첫 번째 단계는 세포 표면의 수용체가 병원균의 공통적인 분자 패턴을 인식하여 기초적인 방어 반응을 일으키는 패턴 인식 면역(PTI)입니다. 만약 병원균이 이 방어선을 뚫고 세포 안으로 공격 인자를 주입하면, 두 번째 단계로 식물 세포 내부의 저항성 단백질이 이 공격 인자를 감지하여 감염 부위의 세포를 스스로 사멸시키는 등 더 강력하고 빠른 면역 반응을 유도하는 이펙터 유발 면역(ETI)이 작동하여 병원균의 확산을 효과적으로 차단합니다.
동물과 달리 식물은 선천 면역 체계를 통해 방어하는 형태입니다.
이 체계는 크게 두 가지 방식으로 작동하는데, 첫 번째는 패턴 인식 면역입니다. 식물은 병원균에 공통적으로 있는 분자 패턴을 세포 표면의 수용체로 인식하여 세포벽 강화나 항균 물질 생산 등 초기 방어 반응을 유도합니다.
하지만 일부 병원균은 이펙터라는 단백질을 이용해 이 방어를 무력화시키는데, 그 때문에 식물은 두 번째 방어 체계인 이펙터 인식 면역을 발달시켰습니다. 즉, 식물 세포 내 저항성 단백질이 이 이펙터를 감지하면, 감염된 부위의 세포를 스스로 죽이는 과민성 반응을 일으켜 병원균의 확산을 막는 것이죠.