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Publicado el Dic 3, 2021 en instagram Links, Noticias Destacadas, Noticias Institucionales, Noticias Investigación, Noticias principales

Describen a nivel atómico cómo la luz “enciende” la virulencia de una bacteria que causa una plaga en cultivos

Con detalles sin precedentes hasta hoy para una familia de fotorreceptores, científicos del Instituto Leloir y colaboradores establecieron los cambios de conformación que adopta un sensor de luz del patógeno responsable de la podredumbre negra de las plantas crucíferas. El estudio sienta bases para el desarrollo futuro de estrategias que contribuyan al control de esta enfermedad que provoca pérdidas millonarias en el agro. 

Los investigadores del Instituto Leloir determinaron a nivel atómico dos conformaciones estructurales del fotorreceptor de luz roja de la familia de los fitocromos involucrado en la virulencia de la bacteria Xanthomonas campestris, un fitopatógeno agrario distribuido mundialmente. Crédito: Lisandro Otero, Hernán Bonomi

Por primera vez, un equipo liderado por científicos de la Fundación Instituto Leloir (FIL) fue capaz de caracterizar a nivel atómico los diferentes estados que adopta una proteína que funciona como sensor de luz roja en la bacteria responsable de la podredumbre negra de las plantas crucíferas, una enfermedad que genera pérdidas millonarias en productores de brócoli, repollitos de Bruselas, repollo, coliflor, rábano y otros cultivos.

Se trata de la bacteria Xanthomonas campestris pv. campestris. “En estudios previos establecimos que el fotorreceptor XccBphP regula la virulencia del patógeno frente a los cambios de luz ambientales. Si bien nuestro equipo no trabaja directamente en estrategias antimicrobianas contra Xanthomonas, la descripción que hicimos sobre los cambios que ocurren en este fotorreceptor puede servir a otros científicos para diseñar estrategias de interferencia para disminuir su virulencia”, indicó Hernán Ruy Bonomi, director del estudio e investigador del CONICET en el Laboratorio de Inmunología y Microbiología Molecular (LIMM) liderado por Fernando Goldbaum en la FIL.

“Ojo molecular”

Los investigadores lograron describir la conformación estructural del “bacteriofitocromo” o fotorreceptor bacteriano “XccBphP” cuando adopta diferentes estados en función de las variaciones lumínicas del ambiente. En el llamado estado “Pr” absorbe luz roja y en el “Pfr” absorbe luz del rojo lejano. “Los cambios de conformación  de estos receptores lumínicos influyen, por ejemplo, en la virulencia de la bacteria Xanthomonas campestris pv. campestris”, explicó Jimena Rinaldi, también directora del estudio e investigadora del CONICET en el LIMM de la FIL.

La imagen ilustra una superposición de las dos principales conformaciones estructurales (Pr y Pfr) del bacteriofitocromo o fotorreceptor XccBphP de la bacteria Xanthomonas campestris. En un estudio estructural integrador, los investigadores del Instituto Leloir establecieron los cambios conformacionales del bacteriofitocromo impulsados por la luz durante la fotoconversión reversible en un fitocromo natural y completo con detalles sin precedentes hasta hoy para esta familia de fotorreceptores.

Para describir a nivel atómico los cambios que ocurren en el fotorreceptor de la bacteria, los científicos utilizaron técnicas biofísicas y bioquímicas y emplearon cristalografía de rayos X, una técnica poderosísima para determinar la estructura de proteínas. La información recogida por ese equipo se procesó con métodos matemáticos y computacionales.

“La descripción molecular del fotorreceptor XccBphP que hemos realizado descifra uno de los mayores enigmas sobre el mecanismo funcional de fitocromos y abre un nuevo horizonte en la caracterización de los procesos que regulan en bacterias y también en plantas y hongos donde se encuentran ampliamente distribuidos”, destacó Lisandro Otero, también director del trabajo, investigador del CONICET en el LIMM de la FIL e integrante de la Plataforma Argentina de Biología Estructural y Metabolómica PLABEM.

Del estudio, publicado en “Science Advances”, también participaron Fernando Goldbaum, Sabrina Foscaldi, Giuliano Antelo, Sebastián Klinke, Maximiliano Sánchez-Lamas, del Instituto Leloir; Maria-Andrea Mroginski y Giovanni Battocchio, de la Universidad Técnica de Berlín; Germán Rosano, del Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario (IBR) y del CONICET; Serena Sirigu y Leonard Chavas, del Sincrotrón Soleil, en Francia; Lucas Defelipe, del Laboratorio Europeo de Biología Molecular (EMBL);  y Adrián Vojnov y Valeria Conforte, del Instituto de Ciencia y Tecnología Dr. César Milstein, que depende de la Fundación Pablo Cassará y del CONICET.