Terwijl koelkasten voedsel op een veilige temperatuur bewaren en vers houden, kunnen ze ook een broedplaats zijn voor grijze schimmel die fruit bederft. De meeste schimmels gedijen goed bij warme temperaturen, maar veel schimmels kunnen in de koelkast groeien en sporen vormen. Sporen kunnen in de lucht terechtkomen, zich ophopen in de koelkast en groenten en fruit infecteren. Planten zijn echter mogelijk niet volledig weerloos tegen deze schimmel. Volgens een studie die op 15 december in het tijdschrift werd gepubliceerd Celgastheer en microbeplanten gebruiken stealth-moleculaire wapens om grijze schimmelcellen aan te vallen.
[Related: A bit of care can keep your houseplants from sheltering harmful mold.]
Om het van dichterbij te bekijken, profileerde het team RNA-moleculen (mRNA) die aanwezig zijn in de zogenaamde plant Arabidopsis thaliana– of Thale cress – tegen grijze schimmel (Botrytis cinerea). mRNA’s zijn kleine moleculen in cellen die een reeks instructies hebben, zoals een blauwdruk. Hoewel alle drie de soorten RNA eiwitten kunnen bouwen, is mRNA degene die als boodschapper fungeert en het recept voor het eiwit aflevert.
In het laboratorium observeerden ze hoe planten kleine lipidenbubbels uitzenden, extracellulaire blaasjes genoemd, die gevuld zijn met RNA- en mRNA-moleculen die de cellen van een agressieve schimmel kunnen aanvallen. Zodra de belletjes erin zitten, kunnen de moleculen de infectieuze schimmelcellen onderdrukken.
“Planten zitten niet alleen maar en doen niets. Ze proberen zichzelf tegen schimmels te beschermen, en nu hebben we een beter idee van hoe ze dat doen”, zei co-auteur en UCLA-microbioloog Hailing Jin in een verklaring.
Het team van Jin ontdekte eerder dat planten dezelfde bubbels gebruiken om kleine mRNA-moleculen te sturen die genen kunnen uitschakelen die schimmel giftiger maken. Uit deze nieuwe studie bleek dat deze bubbels mRNA-moleculen bevatten die belangrijke cellulaire processen in de schimmelcellen aanvallen, inclusief organelfuncties.
‘Deze mRNA’s kunnen coderen voor sommige eiwitten die in de mitochondriën van schimmelcellen terechtkomen. Ze zijn de krachtpatsers van alle cellen omdat ze energie opwekken”, aldus Jin. “Eenmaal binnen verstoren ze de structuur en functie van de mitochondriën van schimmels, wat de groei en virulentie van schimmels remt.”
Het team dat aan dit onderzoek werkt, weet niet helemaal zeker waarom de schimmels de lipideblaasjes accepteren. Ze geloven dat de paddenstoel gewoon honger heeft. Schimmels kunnen de belletjes als voedingsstoffen gebruiken, zich er niet van bewust dat er iets gevaarlijks in zit. Voor planten is dit een effectieve strategie omdat één klein mRNA-molecuul een groot effect op de schimmel kan hebben. Volgens Jin kunnen moleculaire wapens uit mRNA worden vertaald in miljoenen kopieën of eiwitten en hun effect versterken.
Interessant is dat de schimmel dezelfde lipideblaasjes gebruikt om kleine, schadelijke RNA’s af te leveren in de planten die hij infecteert. Ze onderdrukken de immuniteit van de plant en bieden een goede bescherming voor de genetische informatie die de schimmels nodig hebben om de waardplant over te nemen.
[Related: Nightmare-fuel fungi exist in real life.]
“Tijdens infecties is er altijd veel communicatie en uitwisseling van moleculen waarbij planten en schimmels elkaar proberen te bevechten”, zei Jin. ‘Vroeger keken mensen hoe eiwitten werden uitgewisseld. Nu heeft de moderne technologie ons in staat gesteld een andere belangrijke groep spelers in deze strijd te ontdekken.”
In toekomstige studies hoopt het team de ontdekking van dit stealth-RNA-afleveringssysteem te gebruiken om milieuvriendelijkere fungiciden te creëren. Zij zijn van mening dat deze potentiële op RNA gebaseerde fungiciden geen giftige residuen in het milieu achterlaten of dieren en mensen aantasten.
“Er is een eindeloze strijd om ongedierte en ziekteverwekkers onder controle te houden,” zei Jin. “Als we mRNA kunnen leveren dat de cellulaire functies van schimmels verstoort, kunnen we planten mogelijk helpen deze strijd effectiever te voeren.”