Этилен как сигнальная молекула: клеточные реакции и пути

Этилен (C2H4), простой углеводород, уже давно признан за его роль в качестве растительного гормона в регуляции различных физиологических процессов. Однако недавние исследования показали, что этилен также действует как сигнальная молекула в клеточных реакциях различных организмов.

Передача сигналов этилена в растениях начинается с восприятия этилена специфическими рецепторами. Эти рецепторы локализованы на плазматической мембране растительных клеток. При связывании этилена они претерпевают конформационные изменения, приводящие к активации нижележащих сигнальных путей.

Активация рецепторов к этилену запускает каскад внутриклеточных реакций, приводящих к разнообразным физиологическим последствиям. Некоторые хорошо известные процессы, регулируемые этиленом в растениях, включают созревание плодов, прорастание семян, старение листьев и опадение (опадание листьев или плодов). Этилен модулирует экспрессию генов, ферментативную активность и гормональные сигнальные пути, чтобы управлять этими реакциями.

Хотя «сигнализация» по этилену первоначально изучалась в растениях, недавние исследования выявили его присутствие в различных микроорганизмах. Подобно растениям, микроорганизмы обладают рецепторами к этилену, которые воспринимают его и реагируют. Эти рецепторы играют решающую роль в координации микробных процессов, таких как образование биопленки, патогенез и реакции на стресс.

При связывании этилена микробные рецепторы активируют внутриклеточные сигнальные каскады, приводящие к специфическим клеточным реакциям. Например, у бактерий передача сигналов этилена может модулировать выработку факторов вирулентности, подвижность и образование биопленки. У грибов этилен регулирует рост гиф, спорообразование и патогенность.

➤ Взаимодействие этилена с микробиомом

Газообразный этилен играет важную роль во взаимодействии между организмами и связанными с ними микробиомами. Этилен, вырабатываемый растениями, может служить сигналом для привлечения полезных микроорганизмов, усиления усвоения питательных веществ и стимулирования роста растений. И наоборот, определенные микробные сообщества могут модулировать выработку этилена, влияя на развитие растений и реакции на стресс.

➤ Взаимодействие этилена с хозяином

В некоторых случаях этилен, вырабатываемый микроорганизмами, может влиять на поведение и физиологию их животных-хозяев. Например, этилен, выделяемый патогенными бактериями, может изменять иммунные реакции хозяина, способствуя инфицированию и прогрессированию заболевания.

Этилен является сигнальной молекулой, которая выполняет разные функции в клеточных реакциях различных организмов.