O fungo Ustilago maydis ataca o milho e pode causar danos significativos ao seu hospedeiro. Para fazer isso, primeiro garante que a planta ofereça pouca resistência à infecção. A precisão cirúrgica que aplica é demonstrada por um novo estudo da Universidade de Bonn, que agora foi publicado na revista New Phytologist . O Instituto Gregor Mendel em Viena e o Instituto Leibniz de Genética de Plantas e Pesquisa de Plantas em Gatersleben também estiveram envolvidos no trabalho.
Ustilago maydis ataca e se reproduz nas partes aéreas da planta de milho. Um enorme crescimento de tecido semelhante a um tumor geralmente se forma no local da infecção. Essas galhas podem atingir o tamanho da cabeça de uma criança. Os crescimentos são desencadeados por moléculas liberadas pelo fungo, chamadas de efetores. Eles manipulam o metabolismo da planta e suprimem seu sistema imunológico. Eles também promovem o crescimento e divisão celular no milho. Para fazer isso, eles interferem em uma via de sinalização da planta regulada pelo hormônio vegetal auxina.

"O fungo usa essa via de sinalização de auxina para seus próprios propósitos", explica o Prof. Dr. Armin Djamei, que dirige o Departamento de Fitopatologia do Instituto INRES da Universidade de Bonn. "Isso porque o enorme crescimento do tecido devora energia e recursos que então faltam para a defesa contra Ustilago maydis. Além disso, o fungo encontra um suprimento ideal de nutrientes nos crescimentos e pode se multiplicar bem ali." A formação das galhas características é, portanto, definitivamente do interesse do patógeno.

"Por isso, queríamos descobrir como o fungo promove esses processos de proliferação", diz Djamei. "Para fazer isso, procuramos material genético no fungo que permite controlar a via de sinalização de auxina de sua planta hospedeira e, portanto, seu crescimento celular". A busca complexa começou há sete anos no Instituto Gregor Mendel em Viena. Mais tarde, o pesquisador agrícola continuou o trabalho no Instituto Leibniz em Gatersleben e depois na Universidade de Bonn.

Pathogen reprograma seu hospedeiro

Junto com seus colaboradores, Djamei conseguiu identificar cinco genes que o fungo usa para manipular a via de sinalização da auxina da planta hospedeira. Esses cinco genes, chamados de Tip1 a Tip5, formam o que é conhecido como cluster:Se imaginarmos todo o genoma de Ustilago maydis como uma enciclopédia espessa, esses cinco estão, por assim dizer, em páginas sucessivas.

Os genes são manuais de construção – o fungo precisa deles para produzir as respectivas proteínas. "As proteínas codificadas pelos cinco genes Tip podem se ligar a uma proteína na planta de milho conhecida pelos especialistas como Topless", explica o Dr. Janos Bindics. Ex-funcionário do Instituto Gregor Mendel, ele e seu colega Dr. Mamoona Khan realizaram muitos dos principais experimentos do estudo.

Topless é um interruptor central que suprime vias de sinalização muito diferentes na planta. Os efetores fúngicos produzidos pelos cinco genes Tip anulam essa repressão – e o fazem muito especificamente para vias de sinalização que beneficiam o fungo, como a via de sinalização de crescimento impulsionada por auxina. Em contraste, outras vias de sinalização controladas pelo Topless não são afetadas. "Falando figurativamente, o fungo age com precisão cirúrgica", ressalta Djamei. "Ele realiza exatamente o que precisa para melhor infectar a planta de milho."

Insights para pesquisa básica

Existem vários patógenos que interferem na via de sinalização da auxina dos hospedeiros que infectam. Exatamente como muitas vezes não é totalmente compreendido. Pode ser que o Topless também desempenhe um papel importante nesse processo em outras culturas. Afinal, a proteína se originou há várias centenas de milhões de anos e seu papel central praticamente não mudou desde então. Portanto, existe não apenas no milho, mas de forma semelhante em todas as outras plantas terrestres. Por exemplo, os pesquisadores conseguiram mostrar que os efetores de ponta de Ustilago maydis também interferem na via de sinalização de auxina de outras espécies de plantas.

As descobertas podem, portanto, ajudar a entender melhor os processos de infecção em importantes doenças de plantas. Os resultados são particularmente interessantes para a pesquisa básica:"Através deles, será possível pela primeira vez influenciar efeitos específicos da via de sinalização da auxina de maneira muito direcionada e, assim, elucidar ainda mais precisamente o efeito desses importantes hormônios vegetais, ", diz Armin Djamei.