Plantas zumbis, vassouras de bruxa e a maldição que pode conter uma cura.
O mecanismo de manipulação recém-descoberto usado por bactérias parasitas para retardar o envelhecimento das plantas pode fornecer novas maneiras de proteger culturas alimentares ameaçadas de doenças.
Os parasitas manipulam os organismos que vivem neles para atender às suas necessidades, às vezes de maneiras drásticas. Quando sob a influência de um parasita, algumas plantas passam por extensas mudanças descritas como “zumbis”. Eles param de se reproduzir e servem apenas como habitat e hospedeiro para patógenos parasitas.
Até agora, houve pouco entendimento de como isso ocorre no nível molecular e mecanístico.
A pesquisa é publicada pelo Hogenhout Group no John Innes Center e colaboradores em Cela de prisão, uma molécula manipulativa produzida pela bactéria fitoplasma para sequestrar o crescimento das plantas. Quando dentro da planta, essa proteína faz com que os principais reguladores de crescimento se quebrem, resultando em um crescimento anormal.
As bactérias do fitoplasma pertencem a um grupo de micróbios mais conhecido por sua capacidade de reprogramar o desenvolvimento de suas plantas hospedeiras. Este grupo de bactérias é frequentemente responsável pela “vassoura de bruxa” que aparece nas árvores, onde um grande número de ramos crescem próximos uns dos outros.
Esses crescimentos densos são o resultado de a planta ficar presa em um estado vegetativo de ‘zumbi’, incapaz de se reproduzir e, assim, progredindo para um estado de ‘jovem para sempre’.
A bactéria do fitoplasma também pode causar doenças devastadoras nas lavouras, como as Aster Yellows, que causam perdas significativas na produção de grãos e folhas, como alface, cenoura e cereais.
A professora Saskia Hugenhout, autora correspondente do estudo, disse: “O fitoplasma é um exemplo impressionante de como a disseminação dos genes se estende além dos organismos vivos para influenciar os ambientes circundantes.
“Nossas descobertas lançaram uma nova luz sobre o mecanismo molecular por trás deste fenótipo estendido de uma forma que poderia ajudar a resolver um grande problema de produção de alimentos. Destacamos uma estratégia promissora para plantas de engenharia para atingir um nível de resistência de cultivo sustentável contra fitoplasma.”
Os novos resultados mostram como uma proteína bacteriana conhecida como SAP05 trata as plantas aproveitando alguns mecanismos moleculares específicos do hospedeiro.
Esse mecanismo, chamado de proteassoma, geralmente decompõe proteínas que não são mais necessárias nas células vegetais. SAP05 sequestra este processo, fazendo com que proteínas vegetais importantes na regulação do crescimento e desenvolvimento sejam efetivamente despejadas no centro de reciclagem molecular.
Sem essas proteínas, o crescimento da planta é reprogramado em favor das bactérias, o que leva ao crescimento de vários botões e tecidos da planta e interrompe o envelhecimento da planta.
Por meio de experimentos genéticos e bioquímicos em uma planta modelo Arabidopsis thalianaNeste artigo, a equipe detalhou a função do SAP05.
Curiosamente, SAP05 se liga diretamente às proteínas de desenvolvimento das plantas e ao proteassoma. A ligação direta é um método recém-descoberto para quebrar proteínas. As proteínas nas quais as proteases são pré-dissociadas são geralmente marcadas com uma molécula chamada ubiquitina, mas este não é o caso aqui.
As proteínas de desenvolvimento de plantas visadas pelo SAP05 são semelhantes às proteínas também encontradas em animais. A equipe estava curiosa para ver se o SAP05 também afeta insetos que transmitem bactérias de planta para planta. Eles descobriram que a estrutura dessas proteínas hospedeiras em animais difere o suficiente para que não interajam com SAP05 e, portanto, não afetam os insetos.
No entanto, esta investigação permitiu que a equipe identificasse apenas dois Aminoácidos na subunidade de proteína necessária para interação com SAP05. A pesquisa mostrou que, se as proteínas das plantas fossem convertidas nos aminoácidos encontrados nas proteínas dos insetos, elas não seriam mais hidrolisadas pelo SAP05, evitando o crescimento anormal da “vassoura de bruxa”.
Esta descoberta oferece a possibilidade de modificar apenas esses dois aminoácidos em safras, por exemplo, usando técnicas de edição de genes, para fornecer plasticidade de plasma vegetal durável e os efeitos de SAP05.
Referência: “Modulação do parasita da evolução do hospedeiro por proteólise independente da ubiquitina” por Weiji Huang, Alison MacLean, Akiko Sugyu, Abbas Maqbool, Marco Bucher, Shu Ting Chu, Sufian Kamon, Chih-Horeng Kou, Richard JH Emink e Saskia A. Hugenhout, 17 de setembro de 2021 Disponível aqui. Cela de prisão.
DOI: 10.1016 / j.cell.2021.08.029
