Roślinne białka PR

Roślinne białka PR (Pathogenesis Related) – grupa białek stwierdzonych w liściach roślin odpornych na patogeny po wniknięciu patogenu do komórek rośliny. Wyróżnia się co najmniej 11 klas białek PR.

Klasy białek PR

Białka PR1 są w większości białkami kwaśnymi o masie cząsteczkowej 15-17kDa, PR2 (b-1,3-glukanaza) i PR3 (chityzyny) są enzymami hydrolitycznymi i wraz z białkami z grupy PR4 wykazują właściwości antygrzybowe. Większość białek PR podobnie jak taumatyna, wykazuje właściwości antygrzybowe. Białka klasy PR5 (TL- ang. thaumalin like lub TLPs (ang. – thaumatin like proteins) w większości posiadają masę cząsteczkową około 24-25 kDa i wykazują znaczną homologię w sekwencji aminokwasów do taumatyny. Białka TL również posiadają właściwości antygrzybowe. Białka TL wykazują znaczące podobieństwo w sekwencji aminokwasów do taumatyny, od 40 do 70%^[1]. Dla taumatyny stwierdzono słabe działanie hamujące wzrost następujących grzybów: Candida albicans, Neurospora crassa, Thricoderma reesei i Phytophora infestans^[2]. Białka TL wyizolowano także z korzeni, organów wegetatywnych i zdrowych nasion^[3]. Poznano wiele białek taumatynopodobnych, spośród których najbardziej zbliżone sekwencje posiadają:

• P21 – wyizolowane z soi, zeamatyna wyizolowana z kukurydzy (Zea mays), potwierdzono jej antygrzybowe działanie^[4],
• OSL3 – osmotyna LP wyizolowana z rzodkiewnika pospolitego Arabidopsis thaliana,
• PRR2 wyizolowana z tytoniu^[5].

Nie wszystkie wykryte dotąd białka TLPs wykazują właściwości antygrzybowe. Przykładem jest białko TL z daglezji zielonej (Pseudotsuga menziesii). Charakteryzuje się ono znaczną homologią w sekwencji aminokwasów do taumatyny, ale nie wykazuje właściwości antygrzybowych^[6].

Przykłady białek PR

Roślina	Białko PR	Patogen przeciwko któremu wykazuje aktywność	Autorzy
Tytoń	PR-R	Wirus TMV	[7]
Tytoń	PR-S	Wirus TMV	[7]
Tytoń	PR-S	Cercospora beticola	[7]
Tytoń	PR-5d	-	[8]
Tytoń	PRR2	-	[5]
Tytoń	Osmotyna	Wirus TMV	[9]
Tytoń	Osmotyna	Cercospora beticola	[9]
Tytoń	Osmotyna	Trichoderma reesei	[9]
Tytoń	Osmotyna	Candida albicans	[9]
Tytoń	Osmotyna	Phytopythora infestans	[9]

Białka PR w infekcjach

Jedną z bardziej skutecznych metod obronnych stosowanych przez roślinę jest wytworzenie nekroz w miejscu wniknięcia patogena, co zapobiega jego dalszemu rozprzestrzenianiu się i porażaniu nowych komórek. Obumarła tkanka stanowi barierę dla dalszych inwazji. Zlokalizowana infekcja, a więc ograniczona do miejsca wniknięcia patogena i zatrzymana poprzez nekrozę wokół miejsca wniknięcia oznacza, że dana roślina posiada odporność na patogena. Reakcji nadwrażliwości towarzyszy synteza wielu białek, które mogą brać udział w obronie roślin, w tym białka PR. Białka PR mogą być wykrywane nawet w tkankach, które nie są porażane, jednak w wysokim stężeniu występują tylko w sąsiedztwie nekroz. Białka te są postrzegane jako odpowiedzialne za systemiczną, nabytą odporność, która zapewnia roślinie podwyższoną odporność w przypadku ataku kolejnego patogena^[1].

Stwierdzono, że synteza białek PR zachodzi nie tylko w odpowiedzi na infekcję wywołaną wirusami, wiroidami, bakteriami, czy grzybami, ale również w wyniku traktowania roślin związkami chemicznymi np.: kwasem poliakrylowym, pochodnymi aminokwasów, solami metali ciężkich, kwasem salicylowym, a także wskutek działania zanieczyszczeń powietrza. Indukcja białek PR może być kontrolowana przez fitohormony lub zachodzi w wyniku stresu osmotycznego bądź solnego. Rośliny odporne na stresy wytwarzają białka PR w określonych fazach rozwoju^[10].