Logo bio-infomedia.ro

Moleculă microbiană care transformă plantele în zombi

Foto: JIC.AC.UK
  • Un mecanism de manipulare nou descoperit, utilizat de bacteriile parazite pentru a încetini îmbătrânirea plantelor, poate oferi noi modalități de a proteja culturile agricole în fața amenințării reprezentate de boli.
  • Cercetătorii au identificat o moleculă de manipulare produsă de bacteriile fitoplasme pentru a deturna dezvoltarea plantelor. Când se află în interiorul unei plante, această proteină determină inactivarea regulatorilor de creștere, ducând la o creștere anormală.

Paraziții manipulează organismele în care trăiesc pentru a le satisface nevoile, uneori în moduri drastice. Când se află sub influența unui parazit, unele plante suferă modificări atât de extinse încât sunt descrise ca "zombi". Se opresc din reproducere și servesc doar ca habitat și gazdă pentru agenții patogeni paraziți.

Până acum, se cunoșteau puține despre cum se întâmplă acest lucru la nivel molecular.

Cercetătorii de la John Innes Centre și colaboratorii lor au identificat o moleculă de manipulare produsă de bacteriile fitoplasme pentru a deturna dezvoltarea plantelor. Când se află în interiorul unei plante, această proteină determină descompunerea regulatorilor cheie de creștere, ducând la o creștere anormală.

Bacteriile fitoplasme aparțin unui grup de microorganisme care sunt renumite pentru capacitatea lor de a reprograma dezvoltarea plantelor gazdă. Acest grup de bacterii este adesea responsabil pentru "măturile vrăjitoarelor" observate în arbori, unde un număr excesiv de ramuri cresc aproape una de alta. Aceste excrescențe stufoase sunt rezultatul blocării plantei într-o stare vegetativă "zombi", incapabilă să se reproducă și, prin urmare, să progreseze către o stare "veșnic tânără".

Fitoplasmele sunt un exemplu spectaculos al modului în care genele se pot extinde dincolo de organisme, pentru a avea impact asupra mediului înconjurător, a declarat profesorul Saskia Hogenhout, autor corespondent al studiului. Descoperirile noastre aruncă o nouă lumină asupra unui mecanism molecular din spatele acestui fenotip extins într-un mod care ar putea ajuta la rezolvarea unei probleme majore pentru producția de alimente. Subliniem o strategie promițătoare pentru manipularea genetică a plantelor în vederea atingerii unui nivel de rezistență durabilă a culturilor la fitoplasme.

Noile descoperiri arată cum proteina bacteriană cunoscută sub numele de SAP05 manipulează plantele, profitând de unele dintre propriile mașinării moleculare ale gazdei. Această mașinărie, denumită proteozom, descompune proteinele care nu mai sunt necesare celulei. SAP05 deturnează acest proces, făcând ca proteinele plantei cu rol important în reglarea creșterii și dezvoltării să fie aruncate și reciclate.

Fără aceste proteine, dezvoltarea plantei este reprogramată pentru a favoriza bacteriile, declanșând creșterea mai multor lăstari și țesuturi vegetative și întrerupând procesul de îmbătrânire al plantei.

Prin experimente genetice și biochimice pe planta model Arabidopsis thaliana, echipa a descoperit în detaliu rolul jucat de SAP05.

Interesant este faptul că SAP05 se leagă direct atât de proteinele implicate în dezvoltarea plantelor, cât și de proteozom. Legarea directă este o modalitate recent descoperită de degradare a proteinelor. De obicei, proteinele care sunt degradate de proteozom sunt etichetate în prealabil cu o moleculă numită ubiquitină, însă acest lucru nu se întâmplă în acest caz.

Proteinele implicate în dezvoltarea plantelor care sunt vizate de SAP05 sunt similare cu proteinele găsite și la animale. Prin urmare, echipa a fost curioasă să vadă dacă SAP05 afectează și insectele care transportă bacteriile de la o plantă la alta. Ei au descoperit că structura acestor proteine gazdă de la animale diferă suficient încât să nu interacționeze cu SAP05 și, prin urmare, să nu afecteze insectele.

Cu toate acestea, studiul a permis echipei să identifice doar doi aminoacizi din unitatea proteozomică, necesari pentru a interacționa cu SAP05. Cercetările au arătat că, dacă proteinele vegetale sunt modificate pentru a avea în schimb cei doi aminoacizi găsiți în proteina insectelor, acestea nu mai sunt degradate de SAP05, prevenind creșterea anormală a plantei.

Această constatare oferă posibilitatea modificării doar a acestor doi aminoacizi în culturile agricole, de exemplu folosind tehnologii de editare genică, pentru a oferi rezistență durabilă față de fitoplasme și efectele SAP05.

Source Sursa: sciencedaily.com
Text: John Innes Centre



Din aceeași categorie