Растения, подобно животным, имеют иммунную систему. Однако патогены постоянно изменяются, что ставит в затруднительное положение картофель и помидоры. Алгоритм искусственного интеллекта AlphaFold помогает подбирать идеальный набор аминокислот, который позволяет иммунным рецепторам растений справляться с изменчивыми патогенами и бороться с бурой гнилью и другими инфекциями.
Ученые из Калифорнийского университета в Дэвисе применили алгоритм машинного обучения, чтобы помочь растениям распознавать максимально разнообразный спектр бактериальных угроз. Это может привести к созданию новых методов защиты томатов, картофеля и других важных сельскохозяйственных культур от опасных заболеваний, таких как бактериальный вилт (бурая гниль). Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Plants.
Растения имеют иммунную систему, как и животные. В их защитные механизмы входят иммунные рецепторы, которые позволяют им обнаруживать бактерии и защищаться от них. Один из таких рецепторов, названный FLS2, помогает растениям выявлять флагеллин — белок, содержащийся в жгутиках, которые бактерии используют для своего движения. Однако бактерии хитры и постоянно эволюционируют, чтобы избежать распознавания своими жертвами.
Бактерии конкурируют со своими растениями-хозяевами и могут изменять ключевые аминокислоты во флагеллине. Чтобы помочь растениям не отставать в этой «гонке вооружений», группа ученых обратилась к алгоритму искусственного интеллекта AlphaFold. Этот инструмент предназначен для предсказания трехмерной структуры белков. Благодаря подбору оптимальных комбинаций FLS2 растения значительно усилили свою иммунную систему и стали гораздо эффективнее распознавать «врагов».
Группа исследователей сосредоточила свои усилия на рецепторах, которые способны распознавать наибольшее количество бактерий. Они даже проводили эксперименты с рецепторами, которые не были найдены в полезных растениях. Главной целью было выявление аминокислот, подлежащих модификации.
Мы смогли восстановить поврежденный рецептор, который потерпел поражение от патогена, и предоставить растению возможность противостоять инфекции более целенаправленным и эффективным образом. Это открывает новые горизонты для формирования устойчивости сельскохозяйственных культур к различным болезням с применением предсказательных методов.
Фото: hi-tech.mail.ru