Científicos argentinos identificaron factores que influencian mecanismos asociados con la virulencia de la bacteria que causa la “podredumbre negra”, una enfermedad de plantas que ocasiona manchas en las hojas y genera pérdidas millonarias a productores de brócoli, repollitos de Bruselas, repollo, coliflor, rábano y entre otros cultivos. El hallazgo podría tener repercusión futura en el desarrollo de tratamientos lumínicos y otras estrategias para controlar esta patología vegetal.

El microorganismo responsable es Xanthomonas campestris pv. campestris, una bacteria que pertenece a un género que desde 1883 se sabe que produce enfermedades en plantas. “Conocer en detalle cómo funcionan los patógenos a nivel molecular y cómo son sus interacciones con el medio ambiente, genera nuevas oportunidades para encontrar sus puntos débiles y sentar las bases de futuras aplicaciones antimicrobianas”, afirmó Hernán Bonomi, director del estudio e investigador del CONICET en el Laboratorio de Inmunología y Microbiología Molecular liderado por Fernando Goldbaum en la Fundación Instituto Leloir (FIL).

Los científicos investigaron el rol que juega una proteína sensible a la luz, de la familia de los fitocromos, en los mecanismos de interacción entre la bacteria y las plantas. Estos fotorreceptores son capaces de alternar entre dos estados, el Pr, capaz de absorber luz de color rojo, y el Pfr, que absorbe luz roja lejana.

“Los cambios de conformación de estos receptores lumínicos influyen, por ejemplo, en la virulencia del patógeno que estudiamos. Cuando el fitocromo se encuentra en el estado conformacional Pr, la virulencia de la bacteria se ve disminuida, y esto ocurre, entre otras cosas, porque se reduce la producción del xantano, un polisacárido (azúcar) relacionado con la patogénesis”, explicó Valeria Conforte, primera autora del trabajo e investigadora del Instituto de Ciencia y Tecnología Dr. César Milstein (ICT Milstein), que depende de la Fundación Pablo Cassará y del CONICET.

Tal como se describe en un artículo en “The FEBS Journal”, mediante el empleo de técnicas de ingeniería genética, espectrofotometría  y cristalografía de rayos X, los científicos lograron generar y estudiar versiones del fitocromo estabilizadas en la conformación Pr, incluyendo una versión “bloqueada” e independiente de la luz, siendo incapaz de adoptar la conformación Pfr.

“Patógenos cuyos fitocromos fueron reemplazados por las versiones mutantes del fitocromo producían menos xantano, es decir, tenían sus mecanismos de virulencia atenuados”, destacó Lisando Otero, también primer autor del trabajo, investigador del CONICET en la FIL e integrante de la Plataforma Argentina de Biología Estructural y Metabolómica (PLABEM).

Los autores del trabajo utilizaron como modelo vegetal a Arabidopsis thaliana, una planta que comparte mecanismos genéticos con trigo, maíz y otros cultivos relevantes. “Normalmente, frente a la presencia de la bacteria, la planta cierra sus estomas, que son poros en las hojas que regulan la respiración, la fotosíntesis y  los niveles apropiados de retención de agua. De esta manera evitan su ingreso. Es un mecanismo de defensa, pero interfiere con la respiración y la fotosíntesis”, explicó Conforte. Por otro lado, las plantas expuestas a las bacterias mutantes mantuvieron más abiertos los estomas que las expuestas a las bacterias salvajes. “En este trabajo demostramos que el estado Pr del fitocromo actúa como regulador negativo de los mecanismos asociados a la virulencia por la luz en este patógeno”, puntualizó Bonomi.

Esta línea de investigación, afirmaron los autores del estudio, sienta bases para el futuro desarrollo de tratamientos lumínicos que permitan reforzar las defensas de las plantas frente al ataque del patógeno o bien debilitar los mecanismos de virulencia de los que se vale para colonizar e infectar a los cultivos. Del trabajo también participaron Fernando Goldbaum, Giuliano Antelo, Jimena Rinaldi, Sabrina Foscaldi  y Sebastián Klinke, de la FIL y del CONICET; Adrián Alberto Vojnov y  Laila Toum, del ICT Milstein; Florencia Malamud, de la Universidad Nacional de Luján y del CONICET; Serena Sirigu, del Sincrotrón SOLEIL, en Francia;  y Leonard Michel Gabriel Chavas, de SOLEIL y de la Universidad de Nagoya, en Japón.

Fuente: Agencia CyTA-Leloir