Et team fra Ruhr-universitetet i Bochum og forskningssenteret i Jülich har undersøkt hvordan planteskadelige bakterier forsvarer seg mot vertens forsvarsmekanismer. Forskerne viste at den utbredte plantepatogenet Agrobacterium tumefaciens har to sensorer som den kan bruke til å oppdage reaktive oksygenarter. Disse stoffene frigjøres av planter som en forsvarsmekanisme, og skader DNA, lipider og proteiner hos angriperne. En av bakteriesensorene, kalt OxyR, var allerede godt karakterisert; i den nåværende studien klargjorde teamet strukturen og funksjonen til den andre, kalt LsrB.
«På lang sikt kan innsikt i bakterielle stressresponser hjelpe oss med å gripe inn spesifikt i regulatoriske nettverk – enten det er for å bekjempe infeksjoner eller for å optimalisere gunstige bakterier i bioteknologi», sier Janka Schmidt, hovedforfatter av studien.
Reaktive oksygenforbindelser som hydrogenperoksid, som brukes i bleking og desinfeksjon i husholdninger, setter organismer under oksidativt stress: De utløser visse kjemiske reaksjoner som kan forårsake skade på DNA, fett og proteiner. For å forsvare seg mot dette må organismene først oppdage tilstedeværelsen av de reaktive oksygenforbindelsene. Dette oppnås med såkalte redokssensorer, dvs. molekyler som selv kan donere elektroner (oksidasjon) og absorbere dem (reduksjon). De bruker spesielle cystein-sidekjeder for å gjøre dette, som gjentatte ganger donerer og absorberer elektroner uten å bli skadet. De to sensorene som finnes i Agrobacterium tumefaciens, OxyR og LsrB, er transkripsjonsfaktorer hvis hovedfunksjon er å regulere lesingen av spesifikke DNA-segmenter.
Forskerne skapte varianter av Agrobacterium tumefaciens som manglet redokssensorene OxyR og/eller LsrB. Disse modifiserte bakteriene var mottakelige for reaktive oksygenarter og mindre i stand til å infisere planter, noe som understreker viktigheten av disse to sensorene.
For å belyse strukturen og funksjonen til den tidligere lite studerte LsrB, samarbeidet forskere fra instituttene for mikrobiologi og proteomikk i Bochum og strukturbiologi i Bochum og Jülich under ledelse av Dr. Janka Schmidt og Prof. Dr. Franz Narberhaus. Ved hjelp av høyoppløselige kryo-elektronmikroskopibilder demonstrerte de at fire cysteinrester i LsrB er perfekt posisjonert for å danne to redoks-aktive par. Ytterligere biokjemiske analyser viste at LsrB faktisk fungerer som en redokssensor.
Mens den andre sensoren, OxyR, kun er ansvarlig for å oppdage reaktive oksygenforbindelser, ser det ut til at den nyoppdagede sensoren, LsrB, spiller en mer omfattende rolle i virulensen og stressresponsen til Agrobacterium tumefaciens. Forskerne fra Bochum og Jülich planlegger å tyde dette nærmere i fremtiden.
Les også
Endofytiske sopper forsvarer «sin» poppel mot planteetende insekter | Pugnalom
