Cómo los patógenos superan las defensas de las plantas

Las plantas tienen un sistema inmunológico que las protege de microbios dañinos, como bacterias y hongos. Sin embargo, algunos patógenos han encontrado formas de sortear estas defensas. Una estrategia común implica inyectar proteínas especiales, conocidas como efectores tipo III, en las células de la planta. Estas proteínas pueden interferir con las defensas de la planta, permitiendo que los patógenos la infecten más fácilmente.

#Cómo atacan los patógenos a las plantas

La bacteria Pseudomonas Syringae es un patógeno que infecta plantas. Tiene muchos efectores tipo III, 29 para ser exactos, que envía a las células de la planta. Estos efectores pueden confundir el sistema inmunológico de la planta, que generalmente se activa cuando la planta reconoce ciertos patrones asociados con patógenos.

Cuando una planta reconoce estos patrones, activa su primera línea de defensa, llamada Inmunidad desencadenada por patrones (PTI). Sin embargo, si el patógeno está bien adaptado para atacar esa planta en particular, puede deshabilitar PTI enviando sus efectores a las células de la planta.

Las plantas tienen una segunda capa de defensa compuesta por proteínas especiales conocidas como receptores de dominio de unión a nucleótidos ricos en leucina (NLRs). Estos receptores pueden detectar los cambios provocados por los efectores del patógeno, lo que lleva a una respuesta inmune más fuerte llamada inmunidad desencadenada por efectores (ETI). El éxito de estas respuestas inmunes depende de ambos, el tipo de efectores inyectados por el patógeno y los NLRs específicos presentes en la planta.

#El papel de la ADP-ribosilación

Muchos de los efectores proteicos bacterianos son enzimas que pueden modificar las proteínas de las plantas para debilitar su respuesta inmune. Un tipo común de modificación se llama ADP-ribosilación. Este proceso implica unir una molécula pequeña llamada ADP-ribosa a ciertos aminoácidos en las proteínas de las plantas.

Uno de los efectores de Pseudomonas syringae, llamado HopF2, puede ADP-ribosilar una proteína en las plantas llamada QUINASA DE PROTEÍNAS ACTIVADA POR MITÓGENOS 5 (MKK5). Cuando esto sucede, puede interrumpir las señales que activan las defensas de la planta.

Los investigadores han encontrado que HopF2 también puede afectar a otra proteína llamada RIN4. Si hay mucho HopF2 en la planta, puede evitar que RIN4 sea cortado por otro efector llamado AvrRpt2. RIN4 es crucial porque también es atacado por varios otros efectores, y las plantas pueden protegerse contra estas manipulaciones a través de sus NLRs, como RPM1 y RPS2.

#Identificando modificaciones de proteínas

Los científicos han desarrollado varios métodos para averiguar qué proteínas son modificadas por efectores bacterianos. Algunas técnicas involucran el uso de métodos de etiquetado específico o ensayos bioquímicos para determinar qué proteínas están afectadas.

Una estrategia efectiva implica usar una proteína especializada llamada dominio macro Af1521, que puede unirse a proteínas ADP-ribosiladas. Usando este método, los científicos pueden identificar qué proteínas en la planta han sido modificadas por los efectores bacterianos.

#Experimentos con ADP-ribosilación

En experimentos, los científicos utilizaron líneas de plantas que habían sido alteradas genéticamente para expresar las proteínas efectoras AvrRpm1 y HopF2. Querían ver si podían detectar la versión modificada de la proteína RIN4 después del tratamiento.

Encontraron que en las plantas que expresaban AvrRpm1, podían ver bandas en un gel que sugerían que RIN4 había sido modificada, mientras que bandas similares no aparecieron en las plantas que expresaban HopF2. Esto indicaba que las proteínas modificadas por HopF2 podrían ser menos abundantes o no extraídas lo suficientemente bien de los tejidos de la planta.

En un experimento, enriquecieron las proteínas ADP-ribosiladas usando el dominio Af1521 y encontraron varios péptidos que coincidían con la proteína RIN4 cuando analizaron las muestras con espectrometría de masas.

#Encontrando más objetivos

Los investigadores también descubrieron que otras proteínas habían sido modificadas por AvrRpm1, incluyendo las implicadas en la señalización de plantas y la percepción de luz, lo que podría insinuar formas adicionales en que el patógeno suprime las defensas de la planta. Aunque no encontraron todas las proteínas ADP-ribosiladas, el método ayudó a identificar varios objetivos modificados que podrían ser importantes para entender cómo funcionan estos patógenos.

#Avanzando

Los hallazgos de estos experimentos sugieren que el método que se está desarrollando para detectar modificaciones de proteínas es efectivo. El proceso también puede usarse para perfilar proteínas objetivo de otros efectores bacterianos.

Por ejemplo, también probaron otro efector, HopU1, en plantas. Este efector ADP-ribosila la proteína GRP7. Usando el mismo método de detección, los científicos pudieron confirmar que GRP7 había sido modificada.

#Implicaciones

Entender cómo los patógenos como Pseudomonas syringae manipulan las proteínas de las plantas puede ayudar a los científicos a encontrar nuevas formas de mejorar las defensas de las plantas. Al saber qué proteínas están afectadas y cómo, los investigadores pueden desarrollar plantas con una resistencia más fuerte a estas infecciones.

Esta información también es crucial para las prácticas agrícolas. A medida que los patógenos se vuelven más resistentes a los métodos de control actuales, criar o modificar genéticamente plantas con respuestas inmunes mejoradas podría llevar a prácticas agrícolas más sostenibles.

#Conclusión

En resumen, los científicos están trabajando para entender las interacciones entre los sistemas inmunes de las plantas y los patógenos bacterianos. Al identificar cómo los efectores bacterianos modifican las proteínas de las plantas, los investigadores pueden obtener información sobre los mecanismos de defensa de las plantas y formas de mejorar su resistencia a enfermedades. A medida que los patógenos de plantas evolucionan, este conocimiento se vuelve cada vez más importante para la seguridad alimentaria y la agricultura sostenible.