p Quando você vê manchas marrons em folhas verdes saudáveis, você pode estar testemunhando a resposta imunológica de uma planta enquanto ela tenta impedir a propagação de uma infecção bacteriana. Algumas plantas são mais resistentes a essas infecções do que outras, e os biólogos vegetais querem entender por quê. Cientistas do Salk Institute que estudam uma proteína vegetal chamada SOBER1 descobriram recentemente um mecanismo pelo qual, contra-intuitivamente, as plantas parecem se tornar menos resistentes à infecção. p O trabalho, que apareceu em Nature Communications em 19 de dezembro, 2017, lança luz sobre a resistência das plantas em geral e pode levar a estratégias para aumentar a imunidade natural das plantas ou para conter melhor as infecções que ameaçam destruir uma safra agrícola inteira.

p “Há muitas perdas na produtividade das safras devido às bactérias que matam as plantas, "diz a autora sênior do jornal Joanne Chory, um investigador do Howard Hughes Medical Institute, diretor do Laboratório de Biologia Molecular e Celular da Salk e ganhador do Prêmio Revelação em Ciências da Vida em 2018. “Com este trabalho, partimos para entender o mecanismo subjacente de como funciona a resistência, e para ver como é geral. "

p Uma das formas pelas quais as plantas lutam contra a infecção bacteriana é matando suas próprias células, nas quais as proteínas bacterianas são detectadas. Mas algumas bactérias desenvolveram uma estratégia contrária - injetar proteínas especiais que suprimem a resposta imunológica da planta adicionando pequenas, desativando marcadores químicos chamados grupos acetil para moléculas do sistema imunológico. Este processo é denominado acetilação. O que torna certas plantas capazes de resistir a essas contra-medidas bacterianas enquanto outras sucumbem à infecção ainda não está claro.

p Como um meio de entender melhor essas interações patógeno-planta, A equipe de Chory voltou-se para a erva daninha bem estudada Arabidopsis thaliana e, em particular, uma enzima chamada SOBER1 - que havia sido relatada anteriormente para suprimir a resposta imunológica da erva daninha a uma proteína bacteriana conhecida como AvrBsT. Embora possa parecer contra-intuitivo usar a supressão imunológica para estudar a resistência à infecção, os biólogos Salk pensaram que isso poderia render informações úteis.

p Os pesquisadores começaram determinando a sequência de aminoácidos de SOBER1 - a ordem particular dos blocos de construção que dá a uma proteína sua identidade básica. Curiosamente, eles descobriram que era muito semelhante a uma enzima humana relacionada à via do câncer. Esta enzima contém um túnel característico no qual proteínas com certos tipos de modificações podem se encaixar e ser cortadas como parte da reação enzimática. Acontece que SOBER1 pode ser classificado como parte de uma vasta superfamília de proteínas conhecida como alfa / beta hidrolases. Essas enzimas compartilham uma estrutura central comum, mas são muito flexíveis nas reações químicas que catalisam, que variam desde a quebra da gordura até a desintoxicação de produtos químicos chamados peróxidos.

p Próximo, eles usaram uma técnica de mais de 100 anos chamada cristalografia de raios-X para determinar a estrutura tridimensional de SOBER1. Embora semelhante à enzima humana, o túnel de enzimas da planta tinha dois aminoácidos extras saindo do topo:um na entrada e outro no meio.

p "Quando vimos aqueles, percebemos que eles deveriam ter um efeito dramático na função, porque basicamente bloqueiam o túnel, "diz Salk pesquisador associado e co-autor Marco Bürger.

p Para descobrir qual pode ser o propósito, Bürger e o co-primeiro autor Björn Willige, também um associado de pesquisa, usaram substratos (moléculas sobre as quais as enzimas atuam) com diferentes comprimentos e testaram bioquimicamente até que ponto eles se encaixam na enzima e se podem ser cortados. Apenas alguns tipos se encaixam e foram cortados - grupos acetil muito curtos. Isso sugeriu que SOBER1 é uma desacetilase - uma classe de enzima que remove grupos acetil. Além disso, a equipe sofreu uma mutação no SOBER1 e, assim, abriu o túnel bloqueado. Com esta mudança, Bürger e Willige desenvolveram uma enzima que perdeu sua forte especificidade para grupos acetil curtos e, em vez disso, preferiram substratos mais longos.

p "Para os experimentos iniciais de bioquímica, usamos estabelecido, substratos artificiais, "diz Willige." Mas a seguir queríamos ver o que aconteceria com as plantas. "

p Por esta, eles usaram plantas de tabaco - que têm folhas grandes que são fáceis de trabalhar - e uma bactéria que torna o AvrBsT, que é conhecido por desencadear a acetilação. Eles produziram AvrBsT em diferentes regiões das folhas de tabaco junto com SOBER1 e várias versões mutadas (e, portanto, não funcionais) da enzima.

p As folhas que produzem AvrBsT tinham manchas marrons de tecido morto, indicando que AvrBsT iniciou um programa de morte celular para reduzir a propagação sistêmica do patógeno. As folhas que produziram AvrBsT junto com SOBER1 pareciam saudáveis, indicando que SOBER1 reverteu a ação do AvrBsT. Surpreendentemente, as versões mutadas do SOBER1 com um túnel aberto não foram capazes de evitar que o tecido morresse. A partir disso, os pesquisadores concluíram que a desacetilação deve ser a reação química subjacente que leva à supressão da resposta imunológica da planta.

p Os testes de tabaco apoiaram a ideia de SOBER1 ser uma desacetilase que removeria grupos acetil adicionados por proteínas bacterianas. Sem as proteínas de marcação de grupos acetil, a planta não os reconheceu como estranhos e, portanto, não montou uma resposta imunológica de matar células. As folhas pareciam mais saudáveis ​​porque as células não estavam morrendo.

p "A função do SOBER1 é surpreendente porque mantém vivo o tecido infectado, o que coloca a planta em risco, "diz Chory, que também detém a cadeira Howard H. e Maryam R. Newman em Biologia Vegetal em Salk. "Mas estamos apenas começando a entender esses tipos de mecanismos, e pode muito bem haver condições em que as ações do SOBER1 sejam benéficas. "

p Outros testes mostraram que a atividade e função de SOBER1 não se restringem à erva daninha Arabidopsis thaliana, mas também existe em uma planta chamada colza, demonstrando que as descobertas do laboratório de Chory poderiam ser aplicadas a safras agrícolas e recursos de biocombustíveis.

p Bürger e Willige gostariam de começar a triagem de inibidores químicos que poderiam bloquear o SOBER1, permitindo assim que as plantas tenham uma resposta imunológica completa às bactérias patogênicas.