Un team dell'Università della Ruhr di Bochum e del Centro di Ricerca di Jülich ha studiato come i batteri dannosi per le piante si difendono dai meccanismi di difesa delle piante ospiti. I ricercatori hanno dimostrato che l'affollato patogeno vegetale Agrobacterium tumefaciens possiede due sensori con cui è in grado di rilevare le specie reattive dell'ossigeno. Queste sostanze vengono rilasciate dalle piante come meccanismo di difesa, danneggiando il DNA, i lipidi e le proteine degli aggressori. Uno dei sensori batterici, chiamato OxyR, era già stato ben caratterizzato; in questo studio, il team ha chiarito la struttura e la funzione del secondo, chiamato LsrB.
"Nel lungo termine, la comprensione delle risposte allo stress batterico potrebbe aiutare a intervenire in modo specifico nelle reti di regolamentazione, sia per combattere le infezioni sia per ottimizzare i batteri benefici nella biotecnologia", afferma Janka Schmidt, prima autrice dello studio.
Le specie reattive dell'ossigeno, come il perossido di idrogeno, utilizzato in casa come sbiancante e disinfettante, sottopongono gli organismi a stress ossidativo: innescano determinate reazioni chimiche che possono danneggiare il DNA, i grassi e le proteine. Per difendersi, gli organismi devono prima rilevare la presenza di specie reattive dell'ossigeno. Ciò si ottiene tramite i cosiddetti sensori redox, cioè molecole che possono rilasciare elettroni (ossidazione) e assorbirli (riduzione). Utilizzano speciali catene laterali formate da cisteina, che rilasciano e assorbono ripetutamente elettroni senza danneggiarsi. Entrambi i sensori presenti nell'Agrobacterium tumefaciens, OxyR e LsrB, sono fattori di trascrizione la cui funzione principale è quella di regolare la lettura di specifici segmenti di DNA.
I ricercatori hanno creato varianti di Agrobacterium tumefaciens prive dei sensori redox OxyR e/o LsrB. Questi batteri modificati si sono dimostrati suscettibili alle specie reattive dell'ossigeno e meno capaci di infettare le piante, evidenziando l'importanza di questi due sensori.
Per chiarire la struttura e la funzione dell'LsrB, finora poco studiato, ricercatori dei dipartimenti di microbiologia e proteomica di Bochum, nonché dei dipartimenti di biologia strutturale di Bochum e Jülich, hanno collaborato sotto la direzione della Dott.ssa Janka Schmidt e del Prof. Dott. Franz Narberhaus. Utilizzando immagini di microscopia crioelettronica ad alta risoluzione, hanno dimostrato che quattro residui di cisteina in LsrB sono perfettamente posizionati per formare due coppie redox-attive. Ulteriori analisi biochimiche hanno rivelato che LsrB in realtà funziona come un sensore redox.
Mentre il secondo sensore OxyR è responsabile solo del rilevamento delle specie reattive dell'ossigeno, il sensore LsrB, recentemente scoperto, sembra avere un ruolo più completo nella virulenza e nella risposta allo stress dell'Agrobacterium tumefaciens. In futuro i ricercatori di Bochum e Jülich intendono approfondire ulteriormente la loro decifrazione.
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