01:07 2021-12-03
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Agentul patogen al plantelor se sustrage sistemului imunitar, țintind microbiomul
_ Patogenul vegetal se sustrage sistemului imunitar prin care vizează microbiomul
O echipă de biologi a identificat că ciuperca patogenă Verticillium dahliae, responsabilă de boala ofilită în multe culturi, secretă o moleculă „efector” pentru a viza microbiomul plantelor pentru a promova infecția. Cercetarea a fost realizată de echipa profesorului Alexander von Humboldt Dr. Bart Thomma de la Universitatea din Köln (UoC) în cadrul Clusterului de excelență în știința plantelor (CEPLAS), în colaborare cu echipa dr. Michael Seidl de la Grupul de biologie teoretică și bioinformatică al Universității Utrecht din Țările de Jos. Studiul „O proteină antimicrobiană antică cooptată de un agent patogen de plante fungice pentru manipularea micobiomului in planta” a apărut în Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Oamenii de știință recunosc din ce în ce mai mult că microbiomul unui organism — totalitatea bacteriilor și a altor microbi care trăiesc în și pe ea — este o componentă importantă a sănătății sale. Pentru oameni, precum și pentru alte animale, anumiți microbi care locuiesc în intestin și piele au efecte benefice. Acest lucru este valabil și pentru plante. În plus. , s-a stabilit că plantele pot „recruta” microbi benefici din mediul lor, de exemplu din solul care înconjoară rădăcinile, pentru a le ajuta să reziste la boli.
La UoC, împreună cu Dr. Nick Snelders conduce autorul studiului Dr. Thomma a emis ipoteza că, dacă plantele pot face acest lucru, poate că unii agenți patogeni au „învățat” să perturbe acest „strigăt de ajutor” și să perturbe microbiomul plantei pentru a promova invazia. Astfel, pe lângă supa directă. sub presiunea răspunsurilor imune ale plantei gazde, acești agenți patogeni pot suprima imunitatea în mod indirect, afectând microbiomul sănătos al plantei.
Verticillium dahliae este un agent patogen binecunoscut al multor plante, inclusiv al culturilor de seră precum tomatele și salata verde, dar și măslini, arbori și flori ornamentali, bumbac, cartofi și altele. Studiul actual arată că ciuperca secretă proteina antimicrobiană VdAMP3 pentru a manipula microbiomul plantei ca efector.
În general, moleculele efectoare vizează componente ale sistemului imunitar al gazdei, ceea ce duce la suprimarea imunității. Autorii au arătat acum că aceste ținte se extind la locuitorii microbiomului gazdei: în timpul colonizării gazdei, molecula VdAMP3 suprimă organismele benefice din microbiomul plantei, ducând la perturbarea microbiomului sau „disbioză”, astfel încât ciuperca să-și poată finaliza viața. ciclu și produc descendență care se poate răspândi și începe noi infecții.
„În ceea ce privește evoluția, molecula care este secretată este foarte veche. Omologii apar, de asemenea, în organisme care nu sunt patogene pentru plante", a spus Thomma. "Se pare că Verticillium a „utilizat” molecula pentru a o „exploata” în timpul procesului de dezvoltare a bolii la gazdă. Interesant este că molecula nu acționează ca un antibiotic cu spectru larg care vizează orice microbi, ci în special împotriva ciupercilor „concurente” care au abilități de a împiedica Verticillium.”
Inițial, cercetătorii au vrut să afle dacă Verticilium avea „efectori” în arsenalul său care au activitate antimicrobiană. Apoi diferiți candidați au fost testați pentru capacitatea lor de a inhiba creșterea microbilor de testare în laborator. VdAMP3 a fost unul dintre acești potențiali candidați. Experimentele ulterioare au arătat apoi că fără „efector”. ,” alte ciuperci – antagoniști – ar putea prospera și suprima formarea structurilor de reproducere a Verticillium. VdAMP3 este activ în principal în stadiile ulterioare ale dezvoltării bolii, când Verticillium trebuie să producă aceste noi structuri de reproducere pentru a începe infecțiile de noi gazde. Cu toate acestea, aceasta nu este prima astfel de moleculă pe care oamenii de știință au identificat-o: în urmă cu un an, au găsit o moleculă care nu acționează împotriva ciupercilor concurente, cum ar fi VdAMP3, ci împotriva concurenților bacterieni.
„Împreună, aceste descoperiri demonstrează că agenții patogeni folosesc diverse molecule în diferite etape ale procesului bolii pentru a manipula microbiomul sănătos al unei gazde pentru a provoca boli. Acest lucru arată că este important să privim dincolo de „interacțiunea binară”. " între un agent patogen și o gazdă dacă vrem să înțelegem boala. Mai degrabă, trebuie să luăm în considerare și întregul microbiom al gazdei, privind gazda ca pe un "holobiont" - unitatea ecologică formată de gazdă și toate organisme care trăiesc în și pe el”, a adăugat Thomma.
Pe termen lung, o mai bună înțelegere a acestor mecanisme va ajuta la dezvoltarea unor plante mai rezistente și a unor strategii mai bune pentru protecția culturilor. În fața unei populații mondiale în creștere, a terenurilor agricole limitate și a necesității de a reduce impactul asupra mediului și poluarea, unul dintre obiectivele majore ale oamenilor de știință în plante este de a crește randamentul culturilor de câmp, reducând în același timp amprenta noastră ecologică asupra mediului. „Aflarea mai multe despre aceste molecule efectoare care ajută ciupercile patogene să infecteze plantele de cultură poate duce la noi modalități de a se proteja împotriva lor”, a spus Snelders.
În studiile viitoare, autorii își propun să găsească alte proteine efectoare cu antimicrobiene selective. activitate—de la Verticillium, dar și de la alți agenți patogeni care au alte strategii de infecție. „Descoperirea modului în care funcționează aceste molecule și a modului în care pot inhiba un microbi fără a-l afecta pe celălalt este importantă pentru a descoperi noi mecanisme de a viza microbii, care în cele din urmă pot duce chiar la dezvoltarea de noi antibiotice”, a concluzionat Snelders.
Clusterul de excelență în știința plantelor (CEPLAS) este o inițiativă comună a Universității Heinrich Heine Düsseldorf (HHU), a Universității din Köln (UoC), a Institutului Max Planck pentru Cercetări în Ameliorarea Plantelor din Köln (MPIPZ) și a Forschungszentrum Jülich (FZJ). În CEPLAS, oamenii de știință dezvoltă strategii inovatoare pentru producția durabilă a plantelor. Cu o finanțare generoasă din partea fundației Alexander von Humboldt printr-o catedră Alexander von Humboldt, grupul de lucru recent relocat al lui Thomma de la Universitatea Wageningen din Țările de Jos la UoC se concentrează pe identificarea mecanismelor care stau la baza patogenității ciupercilor pe plante-gazde.
Grupul de biologie teoretică și bioinformatică de la Universitatea Utrecht, Țările de Jos, utilizează biologia computațională, bioinformatica, modelarea și datele mari pentru a aborda atât întrebări fundamentale, cât și aplicate în științele vieții. Grupul de genomică evolutivă fungică de la Dr. Seidl se concentrează pe evoluția și funcția genomului pentru a înțelege modul în care ciupercile evoluează și se adaptează la medii noi sau modificate, atât pe intervale de timp evolutive scurte, cât și lungi.
Comentarii:
Adauga Comentariu