Hvordan invaderende patogener slukker plantecellernes forsvar

Mange sygdomsfremkaldende bakterier er i stand til at hæmme forsvarsmekanismerne i planter og dermed undslippe opløsning af plantecellen, en proces kendt som xenofagi. Dyre- og menneskeceller har en lignende mekanisme, hvorved cellens forsvar "spiser" invaderende bakterier - alligevel kan nogle bakterier hæmme processen. Et internationalt forskerhold har nu for første gang beskrevet hæmningen af ​​xenofagi i planter. Holdet ledes af professor Suayb Üstün fra Center for Plant Molecular Biology ved Universitetet i Tübingen og Ruhr-Universität Bochum. Undersøgelsen er blevet offentliggjort i The EMBO Journal .

Celler skal konstant tilpasse proteinerne inde i dem til skiftende funktioner og til påvirkninger fra deres omgivelser. "Konstant proteinnedbrydning er uundgåelig, ellers bliver cellen trang og løber tør for materiale," forklarer Suayb Üstün, hvis arbejdsgruppe studerer disse strengt regulerede nedbrydningsprocesser. Når cellen skal nedbryde store proteinkomplekser, uopløselige aggregater eller hele organeller, bruger den normalt en proces kendt som autofagi, der bogstaveligt talt "spiser sig selv". "Dyre- og menneskeceller bruger også nogle gange denne nedbrydningsmetode, når de ønsker at eliminere angribere såsom patogene bakterier. I dette tilfælde kaldes processen også xenofagi - at spise den fremmede," siger videnskabsmanden.

Våbenkapløb mellem vært og patogener

Men våbenkapløbet mellem vært og patogen slutter ikke der. Nogle bakterier har udviklet proteiner, der blokerer autofagi-maskineriet rettet mod dem. Dette giver dem en fordel, og de kan sprede sig yderligere. "Denne forskningstilstand har været kendt i flere år i menneskeceller. Med planter er vi ikke nået så langt endnu. Der er en vigtig forskel på autofagi i plante- og dyreceller - hos planter trænger patogene bakterier ikke ind i cellerne. De bliver i det ekstracellulære rum," siger Üstün. Det er f.eks. tilfældet med bakterien Xanthomonas, der forårsager visnen og rådnende af blade, stængler og frugter i en lang række planter og også påvirker tobakken, den modelplante, som forskerholdet har undersøgt.

"Xanthomonas-bakterier introducerer en effektor i plantecellerne. Vi fandt ud af, at dette undertrykker en vigtig komponent i autofagi-maskineriet. Dette gør det muligt for Xanthomonas at sprede sig yderligere," forklarer Üstün. "Men planten producerer til gengæld et protein, der nedbryder effektoren ved autofagi." Dette er det første bevis på antimikrobiel xenofagi i plante-bakterie-interaktioner, siger han. Üstün tilføjer, at "et interessant aspekt af dette er, at de involverede proteiner, såsom Xanthomonas-effektoren og komponenterne i autofagimaskineriet, er meget ens i mennesker og planter, selvom de angribes af forskellige bakterielle patogener." Biologer observerer, at nogle proteiner er blevet stærkt bevaret i meget forskellige organismer i løbet af evolutionen.

Det nye studie giver vigtige pointer til yderligere grundforskning i autofagi og xenofagi hos planter. På lang sigt kan disse processer hjælpe med at forhindre afgrødesygdomme.