Tanaman tomat memiliki sistem canggih untuk melindungi diri dari herbivora: sistem peptida pensinyalan memicu kaskade respons pertahanan tanaman. Sebuah tim peneliti dari Universitas dan Universitas Hohenheim sekarang telah menemukan bahwa tanaman tomat memiliki antagonis sistem alami yang sebelumnya tidak diketahui bernama Antisys. Antisys mencegah sistem pertahanan bereaksi berlebihan, yang sebaliknya akan mengganggu pertumbuhan dan reproduksi tanaman. Penemuan ini memperluas pemahaman kita tentang kekebalan tanaman dan menunjukkan bahwa tidak hanya sinyal pertahanan, tetapi juga antagonis alami mereka, sangat penting untuk menyeimbangkan pertumbuhan dan pertahanan. Studi ini adalah hasil dari kolaborasi dalam Pusat Penelitian Kolaboratif (CRC) 1101 “Pengkodean molekuler spesifisitas dalam proses tanaman.” Hasilnya telah diterbitkan dalam jurnal Sel.
Tanaman Solanaceous, seperti tomat, memiliki sistem pertahanan yang disetel sangat halus yang melindungi mereka dari hama dan patogen. Sistem molekul pensinyalan memainkan peran sentral dalam proses ini. Ketika, misalnya, serangga menyebabkan kerusakan makan, Systemin memicu reaksi pertahanan seluler. Tanaman kemudian menghasilkan zat yang secara khusus merusak sistem pencernaan penyerang mereka, sehingga mereka tidak dapat lagi menggunakan nutrisi yang tertelan. Namun, mirip dengan sistem kekebalan manusia, aktivasi konstan atau tidak terkendali berbahaya. Ini dapat sangat membahayakan pertumbuhan dan perkembangan normal.
Antisys Blocks Systemin Receptor
Tim peneliti sekarang telah menemukan antagonis Systemin: The Peptide Antisys yang sebelumnya tidak diketahui. Protein kecil ini menyerupai sistem dalam strukturnya tetapi bertindak sebagai penghambat reseptor Systemin yang sangat sensitif SYR1. “Antisys berikatan dengan reseptor yang sama dengan sistemin, tetapi tanpa mengaktifkannya. Karena antisys mendominasi pada tanaman sehat, ia menempati reseptor dan dengan demikian memastikan bahwa sistem kekebalan tubuh tetap tidak aktif,” jelas Profesor Andreas Schaller dari Universitas Hohenheim. “Namun, ketika pabrik diserang oleh serangga, Systemin dibentuk dan dilepaskan dalam jumlah besar. Ini mengarah ke perpindahan kompetitif di reseptor SYR1: Systemin mengikat, reseptor diaktifkan, dan respons imun dipicu.”
Pentingnya antisys ditunjukkan oleh tanaman yang kekurangan peptida ini. Menggunakan teknologi CRISPR/CAS9, para peneliti menghasilkan mutan yang tidak menghasilkan antisys. Tanaman ini menunjukkan pertumbuhan yang berkurang secara signifikan, menghasilkan lebih sedikit buah, dan dalam beberapa kasus menunjukkan malformasi drastis. “Efek ini dihasilkan dari aktivasi sistem kekebalan yang tidak terkendali. Jika antisys sebagai antagonis hilang, bahkan jumlah terkecil dari sistemin cukup untuk mengaktifkan reseptor dan memulai respons pertahanan,” kata kepala penelitian, Profesor Georg Felix dari Pusat Biologi Molekuler Tanaman (ZMBP) di Universitas. “Namun, jika kita juga menghilangkan reseptor, tanaman tetap sehat meskipun tidak ada antisys.”
Tomat memiliki beberapa sistemin pengaktif dan antisys
Tetapi Antisys bukan satu -satunya temuan baru: “Untuk waktu yang lama, diyakini bahwa Systemin adalah satu -satunya molekul dari jenisnya di tanaman solanaceous. Kami sekarang telah menemukan bahwa, selain gen sistemin, ada seluruh kelompok gen dalam tomat yang mengkode empat peptida yang sama atau propelingnya dalam kandungan mereka,” kata Lei Wlang, yang membuat kandungan fordix ini, yang menjadi kandusan prekursor, “kata Leei Wing, yang membuat kandungan ini menjadi kandungan,” kata Leei Wing, yang membuat doctors peptida ini, dan kandungan precursor mereka, “kata Lei Wlang, yang membuat kandungan ini menjadi Doctors,” kata Lei Wlang, yang membuat doctor laborator ini, yang membuat laboratorium. “Tiga peptida ini menyerupai sistem dalam aktivitas mereka: mereka juga memicu respons imun. Hanya antisys – dan ini adalah aspek yang paling menarik – memiliki fungsi yang sebaliknya: antagonis menekan respons imun.”
Para peneliti menemukan antisys juga pada tanaman solanaceous terkait seperti terong, kentang, dan merica, menunjukkan fungsi penting yang dilestarikan di seluruh evolusi. “Penemuan kami menimbulkan pertanyaan apakah antagonis serupa juga ada pada spesies tanaman lain-dan apakah mereka dapat secara khusus digunakan untuk membuat tanaman tanaman lebih tahan sambil mempertahankan pertumbuhan yang kuat,” kata Profesor Felix.
Persamaan dengan sistem kekebalan manusia
Para peneliti melihat paralel yang mencolok dengan sistem kekebalan manusia, di mana antagonis khusus mengurangi efek dari mengaktifkan sitokin untuk menjaga respons radang dalam keseimbangan. Jika antagonis hilang, keseimbangannya terganggu, mengakibatkan penyakit autoimun seperti rheumatoid arthritis atau penyakit radang usus kronis seperti penyakit Crohn dan kolitis ulserativa.
Dalam tomat, antisys memenuhi tugas ini dengan mempertahankan keseimbangan antara pertahanan dan pertumbuhan yang sehat: “Tanpa antisys, pertumbuhan dan perkembangan menjadi terganggu, mirip dengan reaksi peradangan kronis: reseptor 'tidak sengaja' diaktifkan, yang mengarah ke respons imun meskipun tidak ada serangan serangga,” jelas Profesor Felix.
Siaran pers bersama Universitas Tübingen dan Universitas Hohenheim
Publikasi:
Lei Wang, Louis-Philippe Maier, Nga Pham, Yan L. Wang, Xu Wang, Andreas Schaller, Judith Fliegmann, Matthias Erb, Thomas Boller, dan Georg Felix: Antagonis reseptor mengimbangi beberapa sistemin phytocytokin di tomat. Cell, https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.07.044
