De zogenoemde immuun receptor die er voor zorgt dat sommige aardappelrassen zich kunnen verdedigen tegen het aardappel-X-virus, herkent de virussen weliswaar in het cytoplasma, maar moet tegen de verwachting in ook in de celkern aanwezig zijn om een goede afweer mogelijk te maken. Erik Slootweg en Wladimir Tameling, onderzoekers van twee verschillende leerstoelen van Wageningen University, onderdeel van Wageningen UR, publiceren samen met hun collega’s de opmerkelijke vondst in twee publicaties die op één en het zelfde moment verschijnen in het wetenschappelijk tijdschrift The Plant Cell. De vinding is van groot belang omdat ook andere planten en zelfs dieren en mensen beschikken over dit soort aangeboren afweer tegen ziekteverwekkers. Op de lange termijn kan de vondst bij planten wellicht leiden tot de ontwikkeling van gewassen met een afweer die heel moeilijk door virussen omzeild kan worden.
Aardappelplanten kunnen zich tegen het aardappel-X-virus (PVX) verdedigen als ze het resistentiegen bevatten dat codeert voor het Rx-eiwit. Het gen behoort tot een grote groep van genen die coderen voor immuun receptoren, eiwitten die betrokken zijn bij de aangeboren afweer tegen ziekteverwekkers. Dergelijke immuun receptoren komen voor bij planten, dieren én mensen. Als een virus een cel binnendringt en in het cytoplasma terecht komt, wordt hij daar door het de immuun receptor als binnendringer herkend, waardoor een snelle afweerreactie op gang gebracht wordt.
Rx is een groot eiwit, dat daardoor niet zo maar vanuit het cytoplasma, waar het eiwit gemaakt wordt, in de celkern binnen kan komen. Eiwitten die zo groot zijn en tóch in de celkern noodzakelijk zijn, hebben over het algemeen een kenmerkend deel, het zogenaamde kern lokalisatie signaal. Dat deel van het eiwit wordt door de cel-machinerie gebruikt als een soort van ‘postcode’ om het eiwit de celkern in te brengen. Maar het Rx-eiwit bevat niet zo’n postcode. Daarom werd verwacht dat de immuun receptor alleen in het cytoplasma aanwezig en actief zou zijn.
Om de werking van het Rx-eiwit te ontrafelen, Om de werking van de Rx immuun receptor te ontrafelen, hingen de Wageningse onderzoekers een groen fluorescerend eiwit aan het Rx-eiwit. Daarmee konden ze onder de fluorescentie-microscoop in levende cellen nagaan wáár in de cel het Rx-eiwit aanwezig was. Zo ontdekten ze dat het Rx-eiwit wel degelijk ook in de celkern aanwezig was.
Omdat Rx geen ‘postcode’ voor het transport naar de kern bevat, zal het waarschijnlijk op een uitzonderlijke manier de kern in worden getransporteerd. Eerst werd gedacht dat het aan Rx bindende eiwit RanGAP2 dit transport zou stimuleren. Maar RanGAP2 bleek juist een tegenovergestelde rol te vervullen, namelijk het in het cytoplasma vasthouden van een deel van de Rx-moleculen.
De Wageningse onderzoekers wilden graag weten of de aanwezigheid van Rx in de celkern ook van belang is voor de daadwerkelijke afweer tegen virussen. In experimenten zorgden ze ervoor dat de immuun receptor moleculen niet in de celkern terecht konden komen of juist allemaal vanuit het cytoplasma naar de celkern werden getransporteerd. In beide gevallen bleken de planten zich niet meer te kunnen verdedigen tegen het virus. Kennelijk is het voor een goede afweer van groot belang dat er een zekere balans is tussen de hoeveelheid Rx in de celkern en de hoeveelheid Rx in het cytoplasma. Omdat RanGAP2 een deel van de Rx moleculen in het cytoplasma vasthoudt, helpt RanGAP2 de plant aan een juiste balans tussen de hoeveelheid Rx in de celkernen en de hoeveelheid Rx in het cytoplasma. De rol van RanGAP2 is daardoor cruciaal voor een goede afweer tegen ziekteverwekkers.
Immuun receptoren komen bij planten, dieren én mensen voor, en zorgen voor een aangeboren afweer tegen ziekteverwekkers, waaronder virussen. De vondst van de Wageningse onderzoekers is daarom ook van belang voor een beter begrip van onze eigen aangeboren afweer tegen ziekteverwekkers. Op de lange termijn kan de vondst wellicht leiden tot de ontwikkeling van planten met een weerstand tegen virussen die heel moeilijk door de virussen te omzeilen is.
Bij het onderzoek naar de werking ven het Rx-eiwit waren twee leerstoelen van Wageningen University betrokken: Fytopathologie (groep Matthieu Joosten) en Nematologie (groep Aska Goverse).
Het onderzoek is medegefinancierd door NWO en de EU.