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