La bactérie utilise la double protection contre les défenses des plantes

Les plantes savent se défendre contre les micro-organismes pathogènes. À leur tour, les agents pathogènes ont des capteurs pour détecter de tels mécanismes de défense. Que se passe-t-il lorsque les plantes et les agents pathogènes sont verrouillés dans ce duel?

Une équipe de l’Université Ruhr Bochum et Forschungszentrum Jülich en Allemagne a étudié comment les bactéries pathogènes végétales se protègent contre les mécanismes de défense de leur hôte.

Les chercheurs se sont concentrés sur Agrobacterium tumefaciens, un agent pathogène végétal commun qui utilise deux capteurs pour détecter les espèces réactives de l’oxygène – les molécules toxiques libèrent les plantes pour endommager l’ADN, les lipides et les protéines des microbes envahissants. L’un de ces capteurs bactériens, connu sous le nom d’Oxyr, avait déjà été caractérisé en détail.

Dans la présente étude, l’équipe a identifié la structure et la fonction du deuxième capteur, c’est-à-dire LSRB. Les résultats ont été publiés en ligne dans la revue Recherche des acides nucléiques.

“À long terme, des informations sur les réponses au stress bactérien pourraient faciliter l’intervention ciblée des réseaux de réglementation – à la fois pour lutter contre les infections et optimiser les bactéries bénéfiques en biotechnologie”, explique le Dr Janka Schmidt, auteur principal de l’étude.

Deux facteurs de transcription agissent comme des capteurs

Les espèces réactives de l’oxygène telles que le peroxyde d’hydrogène, qui est un blanchissement et le désinfectant communs communs, imposent un stress oxydatif aux organismes: ils déclenchent des réactions chimiques qui peuvent endommager l’ADN, les lipides et les protéines. Pour monter une défense efficace, les cellules doivent d’abord détecter la présence d’espèces réactives de l’oxygène.

Ceci est réalisé grâce à des capteurs redox: molécules capables de subir une oxydation réversible (don d’électrons) ou une réduction (gain d’électrons). Ces capteurs s’appuient sur des chaînes latérales de cystéine spécifiques qui peuvent faire du vélo entre les états oxydés et réduits sans être endommagés.

Chez Agrobacterium tumefaciens, tous deux identifiés des capteurs – oxyr et LSRB – sont des facteurs de transcription, régulant l’expression des gènes impliqués dans la réponse au stress oxydatif.

Bactéries sans capteurs redox plus sensibles aux défenses des plantes

Les chercheurs ont conçu des souches d’Agrobacterium tumefaciens sans les capteurs redox oxyr et / ou LSRB. Ces bactéries modifiées étaient sensibles aux espèces réactives de l’oxygène et étaient moins en mesure d’infecter les plantes, ce qui souligne l’importance des deux capteurs.

Afin de comprendre la structure et la fonction du LSRB, les microbiologistes, les biochimistes et les biologistes structurels de Bochum et Jülich ont uni leurs forces sous la direction du Dr Janka Schmidt et du professeur Franz Narberhaus.

En utilisant des images de microscopie cryo-électron à haute résolution, ils ont montré que le LSRB contient quatre résidus de cystéine, qui sont parfaitement positionnés pour former deux paires redox-actives. Les analyses biochimiques complémentaires ont en outre confirmé que le LSRB fonctionne comme un capteur redox.

Contrairement à l’Oxyr, qui répond spécifiquement aux espèces réactives de l’oxygène, le LSRB semble jouer un rôle régulatrice plus large dans la coordination des réponses au stress oxydatif et de la virulence. L’équipe interdisciplinaire de Bochum et Jülich vise désormais à déchiffrer ce rôle plus en détail à l’avenir.