Как гусеницы горчично-масляную бомбу обезвредили.

Казалось бы, такая на первый взгляд скучная тема, как взаимодействие хозяин-паразит, может буть не менее захватывающей, чем детектив, если хозяин — растение из семейства крестоцветных, а паразит — капустная моль, например.

Итак, на протяжении совместной эволюции растения вырабатывали различные механизмы защиты, а паразиты придумывали, как эти механизмы обойти поэлегантнее. Должна сказать, что и те, и другие замечательно преуспели. Способы защиты растения можно условно поделить на два типа: конститутивный (постоянный) и индуцированный (который активируется в тот момент, когда гусеница впилась зубами в листок). И конститутивные, и индуцированные типы защиты — это тема отдельного разговора, которая включает в себя как изменение поверхности листка так, чтобы гусенице зубами не достать, так и наличие целого ряда химических веществ, которые могуть быть для гусеницы токсичными.

Загибаю пальцы: алкалоиды (никотин, кофеин, морфин, стрихнин, квинин), терпеноиды (лимонен, ментол, камфора, пипен, латекс и резина), стероиды (как производные терпеноидов, такие как витамин Д, гликозиды и сапонины), фенольные соединения (лигнин, канабиоиды, силимарин), производные жирных кислот (токсин цикуты), токсичные белки и цианогенные гликозиды (горчичные масла).

Сегодня поговорим про эти самые гликозиды-предшественники горчичных масел, которые крестоцветные растения придумали использовать в качестве защиты от .
Это целый класс вторичных серо- и азотсодержащих метаболитов, которые с качестве «сахарной» добавки содержат молекулу глюкозы. Именно это вещество придает горький привкус редису, горчице, кресс-салату и пр. Известно около 120 различных типов горчичных гликозидов. Последнее время они попали под прицельное внимание фармацевтов, как антираковое средство. Например, гликозиды брокколи (для фриков: активируют группу ферментов, известных как Phase II-Detoxifiсations-Enzymes)

Итак, как же работает это горчичное масло против гусениц? Кроме этого горчичного гликозида в растении есть отдельные места (вроде как даже отдельные клетки в эпидермисе листьев), которые содержат хитрый фермент мирозиназу. Как только гусеница вгрызлась в листок, горчичный гликозид и мирозиназа встречаются и мирозиназа отщепляет глюкозу. Полученное вещество моментально превращается в целый ряд токсичных соединений типа тиоцианатов. Эта система получила название «горчично-масляной бомбы«.


Казалось бы гусеница должна поесть и умереть. Однако очевидно, что некоторые виды вредителей научились обезвреживать эту бомбу. Взгляд ученых пал на капустную белянку, которая явно каким-то образом устойчивая к этой бомбе. Первым делом надо было проследить судьбу глюкозидов в кишечнике гусеницы. Для этого взяли радиоактивно маркированный глюкозид и скормили гусенице наряду с нормальными листочками. Затем начали исследовать какашки методом тонкослойной хроматографии. Оказалось, что исходный радиоактивный гликозид в желудке «переварился», но только до нетоксичных продуктов. Это все наводило на мысль, что в кишечнике гусеницы есть какой-то фермент, который предотвращает образование токсичных продуктов и направляет синтез в сторону нетоксичных соединений.

Забегая наперед скажу, что нашли не только фермент, но и ген, который его кодирует. Казалось, что дело в шляпе. Но как тут один вид кузнечиков Schistocerca gregaria оказался еще хитрее. Кузнечики способны пожирать капустные растения с очень высокими дозами горчичных гликозидов. Оказалось, что они содержат в слюнных железах вещество, способное модифицировать гликозид еще до того, как его начинает щепить мирозиназа. По факту, мирозиназе получается в общем-то нечего делать, потому как она не узнает субстрат (см. рисунок внизу), а кузнечик сыт и доволен. И ему вкусно.

По материалам:THE MYROSINASE–GLUCOSINOLATE SYSTEM IN THE BRASSICACEAE AND ITS ROLE IN HERBIVORE DEFENSE. By Steven J. Rauth
Die Entschärfung der Senföl-Bombe

Реклама

24 Responses to Как гусеницы горчично-масляную бомбу обезвредили.

  1. познаватєльно. але практична тема антионкологічних властивостей, скажімо, броколі якось заглохла несподівано.

  2. познаватєльно. але практична тема антионкологічних властивостей, скажімо, броколі якось заглохла несподівано.

  3. та самій цікаво. але вже і так очевидно, що брокколі треба їсти.

  4. та самій цікаво. але вже і так очевидно, що брокколі треба їсти.

  5. …исследовать какашки методом тонкослойной хроматографии.
    Романтика!

  6. …исследовать какашки методом тонкослойной хроматографии.
    Романтика!

  7. Цікаво, що тіоціанат утворюється також і в людині. Він має виділятися, наприклад, у слизовій оболонці легенів. Мієлопероксидаза нейтрофілів, що окислює хлорид до гіпохлориту (за доп. пероксиду водню звичайно), окислює також тіоціанат до гіпотіоціанату. Особливо чутливими до гіпотіоціанату є Pseudomonas aeruginosa та Staphylococcus aureus (обидві бактерії — дуже «гнойні» патогени). Відповідно, коли при cystic fibrosis (не знаю, як українською) відповідні хлоридні або тіоціанатні канали у клітин слизової оболонки не працюють, то маємо типові хронічні захворювання дихальних шляхів, викликані найчастіше PA, або SA.
    Перепрошую за ліричний відступ.. 🙂

  8. Цікаво, що тіоціанат утворюється також і в людині. Він має виділятися, наприклад, у слизовій оболонці легенів. Мієлопероксидаза нейтрофілів, що окислює хлорид до гіпохлориту (за доп. пероксиду водню звичайно), окислює також тіоціанат до гіпотіоціанату. Особливо чутливими до гіпотіоціанату є Pseudomonas aeruginosa та Staphylococcus aureus (обидві бактерії — дуже «гнойні» патогени). Відповідно, коли при cystic fibrosis (не знаю, як українською) відповідні хлоридні або тіоціанатні канали у клітин слизової оболонки не працюють, то маємо типові хронічні захворювання дихальних шляхів, викликані найчастіше PA, або SA.
    Перепрошую за ліричний відступ.. 🙂

  9. о! велкам у мій новий журнальчєг! (перечитує вдесяте пост і радіє, як дитина)

  10. о! велкам у мій новий журнальчєг! (перечитує вдесяте пост і радіє, як дитина)

  11. Бо вона, зараза, смачна!!! А про кольрабi взагалi мовчу 🙂
    …дякую, класно написано 🙂
    …i, зрештою, особисто менi завжди було цiкаво: а на бiса рослинам потрiбнi алкалоiди? Тобто, захист i взагалi несмачно, але… я ще розумiю м’яту чi хiнне дерево: на мiсцi комашок я б таке теж не їла. Але яка радiсть рослинцi з кофеїну? я розумiю, що у великих дозах i чай отруйний, але нафiга все так складно пов’язано? :)))

  12. Бо вона, зараза, смачна!!! А про кольрабi взагалi мовчу 🙂
    …дякую, класно написано 🙂
    …i, зрештою, особисто менi завжди було цiкаво: а на бiса рослинам потрiбнi алкалоiди? Тобто, захист i взагалi несмачно, але… я ще розумiю м’яту чi хiнне дерево: на мiсцi комашок я б таке теж не їла. Але яка радiсть рослинцi з кофеїну? я розумiю, що у великих дозах i чай отруйний, але нафiга все так складно пов’язано? :)))

  13. ти знаєш, я це написала під враженням лекції одного з дослідників цього явища. еволюційний шлях виявляється дуже заплутаний. більш того, ці метаболітичні шляхи дуже швидко еволюціонують. наприклад вже є комахи, стійкі до BT-токсину. з іншого боку у ключових ензимів спостерігається перекриття функцій. тобто щосб вони до того робити одне. а от раптом стали у пригоді для боротьби з комахами. і навпаки, комаха мала у кишечнику один ензим і він раптом виявився підходящим до деінтоксикації. але більше всього мене вразило, як вчені це шукають. хроматографія какашок навіть не саме цікаве. вони створили механічну гусеницю!

  14. ти знаєш, я це написала під враженням лекції одного з дослідників цього явища. еволюційний шлях виявляється дуже заплутаний. більш того, ці метаболітичні шляхи дуже швидко еволюціонують. наприклад вже є комахи, стійкі до BT-токсину. з іншого боку у ключових ензимів спостерігається перекриття функцій. тобто щосб вони до того робити одне. а от раптом стали у пригоді для боротьби з комахами. і навпаки, комаха мала у кишечнику один ензим і він раптом виявився підходящим до деінтоксикації. але більше всього мене вразило, як вчені це шукають. хроматографія какашок навіть не саме цікаве. вони створили механічну гусеницю!

  15. Треба негайно повідомити капусту броколі про такий підступ зі сторони комахи! 🙂

  16. Треба негайно повідомити капусту броколі про такий підступ зі сторони комахи! 🙂

  17. > Казалось бы, такая на первый взгляд скучная тема, как взаимодействие хозяин-паразит
    Фигассе скучная. B-)
    Я вот просто пёрся:
    http://sergeyr.livejournal.com/276271.html

  18. > Казалось бы, такая на первый взгляд скучная тема, как взаимодействие хозяин-паразит
    Фигассе скучная. B-)
    Я вот просто пёрся:
    http://sergeyr.livejournal.com/276271.html

Добавить комментарий

Заполните поля или щелкните по значку, чтобы оставить свой комментарий:

Логотип WordPress.com

Для комментария используется ваша учётная запись WordPress.com. Выход / Изменить )

Фотография Twitter

Для комментария используется ваша учётная запись Twitter. Выход / Изменить )

Фотография Facebook

Для комментария используется ваша учётная запись Facebook. Выход / Изменить )

Google+ photo

Для комментария используется ваша учётная запись Google+. Выход / Изменить )

Connecting to %s

%d такие блоггеры, как: