Molti batteri patogeni sono in grado di inibire i meccanismi di difesa nelle piante e quindi sfuggire alla dissoluzione da parte della cellula vegetale, un processo noto come xenofagia. Le cellule animali e umane hanno un meccanismo simile per cui le difese cellulari "mangiano" i batteri invasori, eppure alcuni batteri possono inibire il processo. Un team di ricerca internazionale ha ora descritto per la prima volta l'inibizione della xenofagia nelle piante. Il team è guidato dal professor Suayb Üstün del Center for Plant Molecular Biology dell'Università di Tubinga e della Ruhr-Universität Bochum. Lo studio è stato pubblicato su The EMBO Journal .

Le cellule devono adattare costantemente le proteine ​​al loro interno alle mutevoli funzioni e alle influenze dell'ambiente circostante. "La degradazione costante delle proteine ​​è inevitabile, altrimenti la cellula si restringe ed esaurisce il materiale", spiega Suayb Üstün, il cui gruppo di lavoro studia questi processi di degradazione rigorosamente regolamentati. Quando la cellula deve degradare grandi complessi proteici, aggregati insolubili o interi organelli, di solito usa un processo noto come autofagia, letteralmente "mangiandosi". "Le cellule animali e umane a volte usano questo metodo di degradazione anche quando vogliono eliminare gli invasori come i batteri patogeni. In questo caso, il processo è anche chiamato xenofagia:mangiare lo sconosciuto", afferma lo scienziato.

Corsa agli armamenti tra ospite e agenti patogeni

Ma la corsa agli armamenti tra ospite e agente patogeno non finisce qui. Alcuni batteri hanno sviluppato proteine ​​che bloccano il meccanismo dell'autofagia diretto contro di loro. Questo dà loro un vantaggio e possono diffondersi ulteriormente. "Questo stato di ricerca è noto da diversi anni nelle cellule umane. Con le piante, non siamo ancora arrivati ​​a tanto. C'è un'importante differenza tra l'autofagia nelle cellule vegetali e animali:nelle piante, i batteri patogeni non penetrano nelle cellule Rimangono nello spazio extracellulare", afferma Üstün. È il caso, ad esempio, del batterio Xanthomonas, che provoca l'appassimento e la decomposizione di foglie, steli e frutti in un'intera gamma di piante e colpisce anche il tabacco, la pianta modello studiata dal gruppo di ricerca.

"I batteri Xanthomonas introducono un effettore nelle cellule vegetali. Abbiamo scoperto che questo sopprime un componente importante del meccanismo dell'autofagia. Ciò consente a Xanthomonas di diffondersi ulteriormente", spiega Üstün. "Tuttavia, la pianta a sua volta produce una proteina che degrada l'effettore per autofagia". Questa è la prima prova di xenofagia antimicrobica nelle interazioni pianta-batteri, dice. Üstün aggiunge che "un aspetto interessante di questo è che le proteine ​​coinvolte, come l'effettore Xanthomonas e i componenti del meccanismo dell'autofagia, sono molto simili negli esseri umani e nelle piante, sebbene siano attaccate da diversi patogeni batterici". I biologi osservano che alcune proteine ​​sono state fortemente conservate in organismi molto diversi nel corso dell'evoluzione.

Il nuovo studio fornisce indicazioni importanti per ulteriori ricerche di base sull'autofagia e la xenofagia nelle piante. A lungo termine, questi processi potrebbero aiutare a prevenire le malattie delle colture.