Тема 4. Формы врожденного иммунитета растений

Иммунитет, индуцированный ассоциированными с микроорганизмами молекулярными структурами (microbe associated molecular patterns, MAMPs) и иммунитет, индуцированный эффекторами патогенов. Взаимодействие «ген-на-ген». Гены устойчивости и кодируемые ими белки. Эффекторы патогенов и их мишени в растительных клетках. Контрастные механизмы устойчивости к биотрофам и некротрофам.

Иммунитет, индуцированный ассоциированными с микроорганизмами молекулярными структурами (microbe-associated molecular patterns, MAMPs) и иммунитет, индуцированный эффекторами патогенов. Фитопатогенный организм, попадающий на растение, имеет различные консервативные молекулярные структуры на своей поверхности. В свою очередь, растения имеют рецепторы, которые выявляют эти структуры, и после выявления индуцируют активные защитные реакции. Эта «первая линия» активной обороны растений представляет собой иммунитет, индуцированный ассоциированными с микроорганизмами молекулярными структурами (MAMPs-индуцируемый иммунитет). Некоторое время назад MAMPs называли PAMPs (pathogen-associated molecular patterns), однако поскольку такие же молекулярные структуры имеют и не фитопатогенные микроорганизмы, в последнее время вместо аббревиатуры PAMPs рекомендуют использовать аббревиатуру MAMPs, но практически эти два обозначения можно рассматривать как синонимы.

По всей вероятности, во многих случаях именно MAMPs-индуцируемый иммунитет лежит в основе устойчивости нехозяина (самостоятельно или в сочетании с факторами пассивного иммунитета).

Успешные патогены, приспособившиеся к паразитированию на растениях, экспрессируют большое количество эффекторных молекул, в основном белков, которые подавляют индукцию MAMPs-индуцируемого иммунного отклика, таким образом прорывая эту «первую линию» обороны. В свою очередь растения экспрессируют большой ассортимент так называемых генов устойчивости (генов R), белковые продукты которых являются рецепторами, непосредственно или косвенно выявляющими присутствие специфических эффекторных белков патогенов и запускающими реакции активной защиты. Эту форму иммунитета можно назвать иммунитетом, индуцированным эффекторами патогенов. Патогенные микроорганизмы далее могут избежать индукции этой формы иммунитета, не экспрессируя данный эффектор, экспрессируя измененный эффектор или экспрессируя дополнительные эффекторы, ингибирующие иммунную реакцию. В свою очередь, у растений могут развиваться новые гены устойчивости, распознающие измененные эффекторы патогенов, и т.д. В экологии этот процесс называют «гонками вооружений» патоген-хозяин (или хищник-жертва).

Что представляют собой MAMPs? Типичный MAMP – пептид, производное бактериального флагеллина, белка, который формирует жгутики. Другими элиситорами MAMP-типа являются липополисахариды, хитин грибов, фрагменты глюканов клеточной стенки грибов, эргостерол и т.д. Лучше всего изучен рецептор флагеллина. У арабидопсиса распознавание флагеллина зависит от рецепторного гена FLS2. В результате взаимодействия между флагеллином и продуктом гена FLS2, трансмембранной рецепторподобной протеинкиназой, происходит активация каскада митогенактивируемых протеинкиназ и в конечном итоге индукция комплекса защитных реакций, которые мы рассмотрели ранее.

Схематически описанные события на примере бактериальных патогенов представлены на рисунке на следующей странице.

(a) Распознавание ассоциированных с патогенами молекулярных структур (таких как флагеллин) внеклеточными рецепторподобными киназами (RLKs) быстро запускает базальный иммунитет, что включает передачу сигналов через каскад киназ MAP и перепрограммирование транскрипции с участием факторов транскрипции растений WRKY. ( b) Патогенные бактерии используют систему секреции типа III (TTSS) для доставки множества эффекторных белков, которые нацелены на белки хозяина и подавляют базальный иммунный отклик, что позволяет бактериям успешно паразитировать. ( c) Белки устойчивости растений (продукты генов R, такие как TIR-NB-LRR белки) распознают активность эффекторов и восстанавливают устойчивость посредством индуцированных эффекторами иммунных откликов. ( d) Патоген избегает обусловленной генами R защиты посредством модификации или элиминирования эффектора (-ов), который вызывает индукцию защитных реакций.

Важно отметить, что врожденный иммунитет животных, и в частности человека, также индуцируется распознаванием MAMPs микроорганизмов, и у человека есть ген TLR5, кодирующий трансмембранный рецептор. Белок TLR5 человека тоже распознает бактериальный флагеллин и также после распознавания запускает реакции врожденного иммунитета. Однако гомология последовательностей между белками FLS2 и TLR5 отсутствует, что свидетельствует об аналогии, а не о гомологии (в частности, TLR5 имеет внутриклеточный домен TIR, а не киназу).

Кроме флагеллина, есть и другие MAMPs, и их обнаружение, а также поиск соответствующих рецепторов у растений являются одним из направлений актуальных научных исследований в области иммунитета растений.

MAMPs-индуцируемый иммунитет часто называют базовой или базальной устойчивость растений.

Взаимодействие «ген-на-ген». Гены устойчивости и кодируемые ими белки. Гены, кодирующие детерминанты эффектор–индуцируемого иммунитета называют генами устойчивости. Специализированные эффекторы патогена, которые распознаются продуктами генов устойчивости, называют также белками авирулентности. Соответственно, кодирующие эти белки гены называют генами авирулентности.

Взаимодействие белков устойчивости и белков авирулентности на генетическом уровне представляет собой взаимодействие, называемое взаимодействием «ген-на-ген». Впер­вые его выявил в 1940-х годах американский фитопатолог Флор (Flor, 1971) для взаимодействия растений льна с возбудителем ржавчины грибом Melampsora lini. Заражая разные сорта льна раз­личными биотипами возбудителя, он обнаружил, что наблюдаемые данные хорошо объясняются предположением, что каждому гену устойчивос­ти растения, имеющему доминантный аллель ус­тойчивости, соответствует комплиментарный ген гриба, имеющий доминантный аллель авирулент­ности. Таким образом, при взаимодействии ген-на-ген устойчивость растений является специфичес­кой и индуцируется тогда, когда продукты генов устойчивости растительного организма распозна­ют продукты генов, определяющих авирулент­ность фитопатогена. В дальнейшем это предполо­жение было подтверждено для многих других патосистем, включающих самых различных растений-хозяев и патогенов, представленных вирусами, бактериями, грибами, нематодами, насекомыми и даже цветковыми растениями. Схематически взаимодействие ген-на-ген показано в таблице ниже.

Устойчивость (У) и восприимчивость (В) сортов или линий растения-хозяина при взаимодействии ген-на-ген с фитопатогенным организмом (показано взаимодействие двух генов устойчивости R₁ и R₂ и двух генов авирулентности Avr₁ и Avr₂ ).

	Генотип растения–хозяина
Генотип патогена		R1R2	R1r2	r1R2	r1r2
Avr1Avr2	У	У	У	В
Avr1avr2	У	У	В	В
avr1Avr2	У	В	У	В
avr1avr2	В	В	В	В

 

Как очевидно, в рамках современных представлений взаимодействие «ген-на-ген» – это специфическое взаимодействие эффекторов вирулентности патогена и белков устойчивости растений.

Гены R кодируют сравнительно небольшое число типов белков с общими консервативными аминокислотными мотивами. В число таких общих структурных тем входят сайт связывания нуклеотидов (nucleotide-binding site, NBS), обогащенный лейцином повтор (leucine-rich repeat, LRR), область с гомологией цитоплазматическим доменам рецепторного белка Toll Drosophila и рецептора интерлейкина-1 млекопитающих (Toll/Interleukin-1 resistance, TIR), суперспиральная структура (coiled–coil structure, СС), трансмембранный домен (transmembrane domain, TM) и домен серин/треонин–специфической протеинкиназы (serine/threonine protein kinase domain, PK).

Основное количество генов устойчивости растений кодируют внутриклеточные белки, имеющие домены NBS и LRR. Сайты связывания нуклеотидов (NBS) присутствуют в многочисленных АТФ– и ГТФ–связывающих белках и найдены у членов многих белковых семейств. Домены NBS белков-продуктов генов устойчивости растений характеризуются несколькими высоко консервативными аминокислотными мотивами, включая связывающую фосфат петлю (P-петлю) и киназные сайты.

В сторону карбоксильного конца по отношению к сайту связывания нуклеотидов, белки R этого класса имеют область обогащенных лейцином повторов (LRR). Этот домен состоит из неполных повторов, содержащих 23 или 24 аминокислоты, порядок расположения которых выявляет хорошее соответствие консенсусу цитоплазматического LRR: Лей-x-x-Лей-x-x-Лей-x-x-Лей-x-Лей-x-x-(Асн/Цис/Тре)-x-(x)-Лей-х-х-Иле-Про-x-x. Фактическое число повторов варьирует как между разными генами устойчивости, так и между членами одного генного семейства, и в типичном случае составляет от 10 до 40.

Класс NBS-LRR можно разделить на два подкласса в зависимости от структурной особенности NH₂-терминальной области белков. Многие члены NBS-LRR класса генов устойчивости кодируют аминотерминальные домены с гомологией цитоплазматическим областям рецепторного белка Toll Drosophila и рецептора интерлейкина-1 млекопитающих. Этот домен белков R был обозначен как TIR.

До сравнительно недавнего времени важной структурной особенностью членов второго подкласса NBS-LRR генов считали наличие на аминотерминальном конце белка лейциновой застежки (leucine zipper). Однако оказалось, что для ряда членов данного подкласса характерным является формирование на аминном конце суперспиральной структуры ( CC), которая представляет собой содержащие от двух до пяти спиралей узлы, имеющие специфическую упаковку аминокислот на поверхности раздела спираль–спираль. Лейциновые застежки – частный случай этого структурного элемента. Вероятно, группа CC-NB-LRR генов охватывает множество субсемейств, варьирующих по размеру и локализации суперспирального домена. Ряд генов этого же подкласса кодируют белки, не имеющие определенного домена на аминотерминальном конце.

В 2002 году, в результате анализа генома растений арабидопсиса экотипа Col-0, были выявлены два новых семейства TIR-кодирующих генов и, соответственно, их белковых продуктов. У семейства TIR-X отсутствует домены NBS и LRR, а у семейства TIR-NBS отсутствует домен LRR. У данного экотипа арабидопсиса было выявлено 27 генов и три псевдогена семейства TIR-X и 20 генов и один псевдоген семейства TIR-NBS. Показано, что 85% генов TIR-X и 40% генов TIR-NBS постоянно экспрессируются в растениях на невысоком уровне. Присутствие обеих семейств генов TIR продемонстрировано также у хвойных растений. Возможно, эти гены кодируют не функциональные белки, а являются попросту продуктами деградации или делеций TIR-NBS-LRR генов. Эти гены могут кодировать также аналоги небольших адаптерных TIR-белков, которые функционируют в системе врожденного иммунитета млекопитающих.

Кроме этого, в том же 2002 году клонирование гена устойчивости арабидопсиса RRS1-R, который обуславливает устойчивость к Ralstonia solanacearum, выявило, что этот TIR-NBS-LRR ген на карбоксильном конце содержит потенциальный сигнал ядерной локализации и домен WRKY. Этот консервативный домен, состоящий из 60 аминокислот, характерен для факторов транскрипции, найден только у растений и задействован во многих биологических процессах. Таким образом, вероятно, белок–продукт данного гена выполняет свою функцию в ядре клетки растения, являясь потенциальным фактором транскрипции.

Весьма интригующим оказался факт, что сайт связывания нуклеотидов R-белков растений имеет наибольшее подобие доменам NBS эффекторов ги­бели клетки белков CED-4 нематод и Apaf-1 млеко­питающих, которые активируют вовлеченные в апоптоз протеазы CED-3 и caspase-9 соответст­венно. Подчеркивая эту гомоло­гию, домен NBS белков растений часто называют доменом NB-ARC (чтобы выдвинуть на первый план разделяемые подобия этой области с чело­веческим Apaf-1, R-белками растений и белками CED-4 нематод). Одной общей, хотя и не строго универсальной, особенностью функции NBS-LRR-белков растений является сверхчувствительная гибель клетки в участке за­ражения в течение реакций устойчивости. Функ­циональное подобие между этим ответом и апоптозом животных и структурное подобие доменов NBS у R-белков растений и бел­ков CED-4 и Apaf-1 является поразительным.

Удивительным является также структурное по­добие между внутриклеточными NBS-LRR-белками растений и внутриклеточными NBS-LRR-белками млекопитающих (белками Nod). В геноме че­ловека имеется около 30 генов Nod, продукты которых, вероятно, играют роль во врожденном иммунитете как внутриклеточные рецепторы, обусловливающие распознавание консервативных лигандов микробных патогенов типа липополисахаридов бактерий, то есть по сути являются MAMPs-рецепторами. У человека белки Nod опосредованно активируют фактор транскрипции NF-κΒ.

В 2001 году были обнаружены гены устойчивости, кодирующие белки, состоящие только из трансмембранного и суперспирального доменов. В этом классе генов устойчивости пока известен только единственный локус RPW8 Arabidopsis, обуславливаю­щий широкий спектр устойчивости к мучнистой росе (возбудители Erysiphe cichoracearum, E. cruciferarum, E. orontii и Oidium lycopersici). Этот локус содержит два доминантных гена, RPW8.1 и RPW8.2, имеющих только 50%-ную идентичность аминокислот. Каждый из них обуславли­вает широкий спектр устойчивости и кодирует небольшой, вероятно «заякорен­ный» в мембране белок с предполагаемыми суперспиральным и трансмембранным доменами и отсутствующей гомологией к другим известным белкам.

Другие классы генов устойчивости растений кодируют белки с внеклеточными регионами обогащенных лейцином повторов. Эти регионы либо связаны с внутриклеточным доменом протеинкиназы (такая структура генов устойчивости полностью соответствует рецептору флагеллина FLS2), либо не имеют внутриклеточного домена с известной функцией.

Как функционируют белки, кодируемые генами устойчивости? Они являются рецепторами, которые непосредственно либо опосредованно распознают присутствие эффекторных белков патогенов в растительной клетке или в апопласте. Эффектор патогена, который распознается белками устойчивости, называют белком авирулентности. Далее запускаются реакции иммунитета, индуцируемого эффекторами патогенов. Как считается, эта форма иммунитета является более быстрой и более сильной версией иммунитета, индуцируемого ассоциированными с микробами молекулярными структурами. Однако качественных различий между этими формами иммунитета нет; рассмотренные выше реакции устойчивости растений наблюдаются и в одном, и в другом случаях.

Каким образом белки устойчивости обнаруживают присутствие в растительной клетке эффекторные белки патогенов? В некоторых случаях предполагается непосредственное взаимодействие белков устойчивости и белков авирулентности в цитоплазме растительной клетки; имеются также экспериментальные доказательства такого утверждения. В подобных случаях взаимодействие проходит по типу рецептор–­лиганд, где рецептором служит белок устойчивости, а лигандом – белок авирулентности.

Во многих случаях, однако, непосредственного взаимодействия белков устойчивости и эффекторных белков патогена продемонстрировать не удалось. Альтернативной моделью является так называемая «гипотеза стража» (“guard hypothesis”), в соответствии с которой белки устойчивости являются «стражами» других белков растения ­– мишеней эффекторов вирулентности фитопатогенных организмов. В данном случае белок устойчивости обнаруживает не присутствие белка авирулентности как такового, а выявляет результат воздействия эффектора на мишень и, выявив изменение этой мишени, запускает реакции устойчивости. Например, в патосистеме арабидопсис–бактерия P. syringae эффекторный белок AvrPphB бактерии является протеинкиназой и разрушает одну из протеинкиназ растения. Белок устойчивости хозяина RPS5 распознает продукты этого расщепления и запускает реакции устойчивости.

Итак, белок устойчивости растения прямо или косвенно распознает наличие или активность белка-эфектора фитопатогенного организма, и запускает реакции устойчивости. Как эти реакции запускаются? Пока еще во многом этот процесс остается непонятным; имеются только предварительные сведения, которые пока еще невозможно свести к сколько-нибудь полному обобщению. Некоторая информация по данному вопросу имеется в рекомендуемых для данного курса статьях.

Эффекторы патогенов и их мишени в растительных клетках. Пока еще мало что известно относительно механизмов подавления MAMPs-индуцируемого иммунитета растений эффекторными молекулами патогенов.

Первый вопрос связан с тем, что поскольку основная часть белков, кодируемых генами устойчивости растений, являются внутриклеточными и не имеют никаких внеклеточных доменов, то является очевидным, что эффекторные молекулы фитопатогенных организмов должны попадать внутрь растительной клетки. Как они туда проникают?

Ответ на этот вопрос очевиден для фитопатогенных вирусов; фитопатогенные бактерии, так же как и бактерии, патогенные для человека и животных, свои эффекторные молекулы, являющиеся факторами вирулентности, доставляют в цитоплазму клеток хозяина посредством системы секреции белка типа III. Однако каким образом этого достигают фитопатогенные грибы и оомицеты?

Напоминание: если эффекторный белок фитопатогена – фактор вирулентности – обнаруживается специфическим белком устойчивости растений, тогда этот эффектор часто называют белком авирулентности.

Фитопатогенные грибы и оомицеты – внеклеточные паразиты; даже если гифа гриба или гаустория проникают через клеточную стенку растения, они не попадают внутрь живой клетки.

В ходе заражения, патоген проникает через клеточную стенку хозяина и инвагинирует плазматическую мембрану клетки хозяина, формируя гаусторию. Таким образом, гаустория остается отделенной от цитоплазмы клетки хозяина стенкой гаустории, зоной, которую называют экстрагаусториальным матриксом, и экстрагаусториальной мембраной, которая формируется инвагинированной плазматической мембраной хозяина. Гаустории имеют большое значение в обеспечении паразита питательными веществами. Считается также, что гаустория является центром клеточной коммуникации, через который проходит обмен информации между хозяином и патогеном при установлении успешных биотрофных отношений, однако по сегодняшний день природа этих коммуникационных процессов остается неясной. Некоторые гемибиотрофные грибы и оомицеты, такие как Phytophthora, также образуют гаустории, но в противоположность облигатным биотрофам эти патогены инициируют гибель клетки хозяина в течение более поздней некротрофной стадии инфекции.

Экстрагаусториальная мембрана, как считается, заново синтезируется по мере роста гаустории, и хотя непрерывность плазматической мембраны растения сохраняется, по многим физическим и биохимическим особенностям экстрагаусториальная мембрана отличается от остальной части плазмалеммы клетки растения. Экстрагаусториальный матрикс, по-видимому, является особым компартментом. Ржавчинные грибы имеют особый утолщенный регион посередине шейки гаустории; эта структура называется воротничком (neckband) и отделяет экстрагаусториальный матрикс от апопласта растения. Возбудители настоящей мучнистой росы также формируют на шейке гаустория подобный воротничок; однако у оомицетов такая структура неизвестна, за исключением Albugo candida, который образует подобную воротничку структуру, которая, однако, отличается от воротничка грибов. Тем не менее, у некоторых оомицетов найден отдельный электронноплотный регион между стенкой гаустория и отложением каллозы у растения; это отложение часто называют воротничком или папиллой. Предполагается, что это вещество образует пробку, аналогичную воротничку у грибов. Таким образом, гаустория окружена отдельным закрытым компартментом, формирование которого вероятно облегчает контроль потоков сигналов и питательных веществ.

Каким образом в клетку растения доставляют свои белки образующие гаустории грибы и оомицеты, долгое время это было совершенно непонятным, и только начиная с 2004 года, в этом вопросе был совершен определенный прорыв.

 

 

Интерфейс хозяин-гаустроия. Схематическое изображение гаустории возбудителя ржавчины внутри клетки хозяина. Показаны экстрагаусториальная мембрана и экстрагаусториальный матрикс, который, как считают, является дискретным компартментом, что обусловлено наличием воротничка. Эффекторные белки секретируются из гаустории в экстрагаусториальный матрикс. Набор белков далее транспортируется в клетку хозяина, либо непосредственно пересекая экстрагаусториальную мембрану, либо с помощью везикул системы эндогенных мембран хозяина (фагоцитоз). Эффекторы, секретируемые гифами патогена в апопласт, также могут попасть в клетку растения с участием пока еще неизвестного механизма.

Одним из первых был клонирован кодирующий эффекторный белок ген AvrL567 возбудителя ржавчины льна гриба Melampsora lini. В дальнейшем был клонирован и ряд других генов. Все эти гены кодируют небольшие белки, имеющие сигнальные пептиды экспорта из клетки, за исключением генов возбудителя мучнистой росы. Таким образом, эти белки покидают гаустории и выходят в экстрагаусториальный матрикс. Первый важный вопрос – как они попадают в цитоплазму клетки растения-хозяина.

Исследования с грибам Uromyces fabae, возбудителем ржавчины бобовых, показали, что в экстрогаусториальном матриксе присутствуют несколько белков, секретированных гаусторией, но только один, белок авирулентности Uf -RTP1, попадал в клетку хозяина. Таким образом, механизм транспорта белков в клетку растения из экстрагаусториального матрикса действует избирательно.

Интригующим наблюдением у некоторых возбудителей ржавчины было обнаружение протяженных трубчатых образований экстрагаусториальной мембраны, которые проникают в цитоплазму клетки хозяина. Такие образования наблюдались в тесном контакте с эндоплазматическим ретикулюмом растения и с диктиосомами; это указывает на обмен материалами между экстрагаусториальной мембраной и внутренними мембранами клетки растения. Далее, на концах этих трубчатых образований в клетках растения наблюдалось почкование и формирование структур, напоминающих везикулы. Таким образом, вся эта система и может обеспечить перемещение белков гриба из экстрагаусториального матрикса в клетку хозяина.

Хотя граница раздела гаустория-хозяин представляет собой модифицированную окружающую среду, которая благоприятствует переносу белков, эффекторные белки ржавчинных грибов также могут иметь внутренний механизм транспорта через мембрану. Ряд исследований косвенно указывает, что по крайней мере ряд белков авирулентности имеют сигнал их поглощения клеткой растения посредством эндоцитоза с участием неизвестного пока рецептора хозяина.

Примечательной особенностью белков авирулентности фитопатогенных оомицетов является присутствие консервативного, недавно выявленного мотива, и полученные в последние полтора года доказательства указывают, что этот мотив действует как специфический сигнал нацеливания белка в клетку хозяина. Подобный сигнал отсутствует у возбудителей ржавчины; таким образом, ржавчинные грибы и оомицеты используют разные механизмы доставки белков авирулентности в клетки растения. Очень интересно, что данный сигнал оомицетов имеет удивительное подобие сигналу белков, продуцируемых возбудителями малярии человека (Plasmodium falciparum); эта гомология служит дополнительным доказательством эволюционного родства простейших с оомицетами.

Итак, эффектор фитопатогена оказался в клетке растения. Что он там делает? Какие процессы подавляет и на какие белки нацеливается? Ответы на эти вопросы являются ключевыми для понимания функции эффекторов. Наиболее полная к настоящему времени информация в этом направлении имеется для бактериальных патогенов.

Разные штаммы разных видов фитопатогенных бактерий доставляют от 15 до 30 разных эффекторов в клетки хозяина с использованием системы секреции белка типа III. Поскольку, по всей видимости, реакции иммунитета, индуцированного ассоциированными с микроорганизмами молекулярными структурами и иммунитета, индуцированного эффекторами патогенов, являются сходными и в значительной степени перекрываются, эффекторные белки вирулентности патогенов в той или иной степени влияют и на одну, и на другую формы иммунитета растений. Кроме того, из-за функциональной избыточности эффекторных белков очень сложно оценить вклад и механизм действия каждого из них. Однако накопленные к настоящему времени данные позволяют сделать определенные обобщения.

Так, некоторые эффекторы блокируют защитные отклики, связанные с укреплением клеточной стенки. Например, белок AvrPto бактерии P. syringae блокирует образование папилл у арабидопсиса. Это блокирование независимо от салициловой кислоты и обусловлено, по всей вероятности, нарушением экспрессии генов секретируемых белков клеточной стенки растений. В то же время эффекторные белки AvrE и HopPtoM этой же бактерии блокируют образование папилл посредством ингибирования синтеза каллозы в зависимых от салициловой кислоты реакциях иммунитета.

Некоторые эффекторы производят манипулирование сигнальными путями гормонов растений для изменения характера реакций защиты. Как подробнее будет сказано далее, сигнальные пути, зависимые от салициловой кислоты (СК), ведут к индукции реакций устойчивости к биотрофным и гемибиотрофным патогенам (включающим обычно реакцию сверхчувствительности и индукцию системной приобретенной устойчивости), в то время как сигнальные пути, зависимые от жасмоновой кислоты (ЖК) и/или этилена, приводят к индукции реакций устойчивости к некротрофам, насекомым-вредителям и повреждениям. ЖК является фитогормоном, который индуцируется при повреждениях, питании насекомых-вредителей и поражении некротрофными патогенами. Кроме того, ЖК принимает участие в процессах роста и развития растений, в частности при старении растений. Сигнальные пути СК и ЖК являются антагонистическими ­ ­– при индукции сигнальных путей одного типа сигнальные пути индуцироваться уже не могут. Говоря другими словами, если у растений индуцировать сигнальный путь ЖК, то у них будут подавлены сигнальные пути салициловой кислоты, необходимые для развертывания эффективной устойчивости к биотрофам, и наоборот. Это обстоятельство широко используют фитопатогенные биотрофные бактерии, в частности P. syringae. Штаммы многих патоваров этих бактерий выделяю эффектор вирулентности небелковой природы ­– неспецифический фитотоксин коронатин. Данный фитотоксин является функциональным имитатором жасмоновой кислоты. Выделяя коронатин, бактерии вызывают у растений индукцию сигнальных путей ЖК; однако, поскольку эти бактерии являются биотрофными, опосредованная ЖК защита является неэффективной, и бактерии успешно паразитируют.

Помимо коронатина, по крайней мере еще два белковых эффектора вирулентности, AvrB и AvrRpt2, также индуцируют сигнальные пути жасмоновой кислоты, позволяя таким способом избежать индукции сигнальных путей СК. Молекулярная основа действия этих двух белков пока еще неизвестна.

Некоторые эффекторные белки бактерий вмешиваются в сверхчувствительную гибель клеток растений, которая почти всегда происходит при развитии реакций устойчивости, запускаемых белками-продуктами генов устойчивости растений в ответ на обнаружение эффекторных белков микроорганизмов. Интересно, что одни белковые эффекторы могут ингибировать реакцию сверхчувствительности, которая индуцируется распознаванием белками устойчивости растений других эффекторов патогенов. Иначе говоря, одни эффекторы могут маскировать присутствие других эффекторов. Например, белок HopAB1 (VirPphA) бактерии P. syrinage pv. phaseolicola маскирует присутствие эффекторного белка другого типа; при отсутствии HopAB1 у растений запускается реакции устойчивости (в том числе и сверхчувствительная гибель клеток растений). Однако если этот же штамм бактерий экспрессирует белок HopAB1, реакции сверхчувствительности не происходит.

Подобной активностью обладает также белок P. syringae pv. tomato HopAB2 (AvrPtoB). Он предотвращает сверхчувствительную гибель клеток растений томатов, которые в противном случае проявляют эффективную устойчивость, индуцируемую взаимодействием белков устойчивости растений с другими эффекторами патогена. Однако интересно, что ингибирование реакции устойчивости белком HopAB2 происходит не во всех случаях – при взаимодействии некоторых белков устойчивости растений с соответствующими эффекторными белками патогена реакция сверхчувствительности не предотвращается. Это свидетельствует о весьма сложных и запутанных молекулярных подробностях действия эффекторного белка.

Некоторые эффекторные белки патогенов предотвращают сверхчувствительную гибель клеток, индуцируемую в рамках устойчивости нехозяина (например, HopA1 (HopPsyA) P. syringae у растений арабидопсиса и табака).

Для некоторых эффекторных белков бактерий предполагаются молекулярные мишени-белки растений; более подробная информация имеется в предлагаемой дополнительной литературе.

Роль эффекторных белков фитопатогенных вирусов и фитопатогенных грибов и оомицетов ясна значительно меньше, чем бактериальных эффекторов.