Análise funcional e estrutural do sistema de secreção do tipo III Herbaspirillum rubrisubalbicans M1

Abstract

Resumo: O Herbaspirillum rubrisubalbicans é uma bactéria diazotrófica e endofítica pertencente a classe ? das proteobacterias que é capaz de se associar com várias Poaceae de interesse econômico como milho, arroz, sorgo, trigo e cana-de-açúcar. Esta bactéria é capaz de causar a doença da estria mosqueada na variedade B- 4362 de cana-de-açúcar e a doença da estria vermelha em algumas variedades de sorgo. Em várias plantas a virulência das bactérias patogênicas é em parte dependente de um grupo de proteínas que são injetadas nas células do hospedeiro pelo Sistema de Secreção do Tipo III (SST3). Esta é uma maquinaria altamente conservada capaz de injetar proteínas bacterianas dentro de células eucarióticas. Recentemente, genes hrp/hrc que codificam as proteínas do SST3, foram identificados no genoma de H. rubrisubalbicans. Neste trabalho também identificamos prováveis proteínas efetoras e possíveis regiões promotoras dentro deste cluster. Os genes hrpE e hrcN que foram mutagenizados gerando os mutantes TSE e TSN que foram incapazes de causar a doença da estria mosqueada na cana de açúcar B-4362. A cana-de-açúcar B-4362 quando inoculada com a estirpe selvagem M1 materna apresenta sintomas da doença. A caracterização do funcionamento do SST3 foi feita inoculando os mutantes em outras variedades de gramíneas, como o arroz e milho. Sua capacidade de colonização e de promover o crescimento vegetal foi determinado, permitindo que o mutante no SST3 além de não ter conseguido colonizar arroz, cana de açúcar e milho com tanta eficiência quanto o selvagem, também não foi capaz de promover o crescimento destas plantas. O secretoma de H. rubrisubalbicans foi realizado afim de determianrmos quais proteínas estariam sendo secretadas na presença do caldo da cana B-4362 durante o cultivo, diferentes padrões proteicos foram encontrados sendo que 5 proteínas diferentemente expressas nas duas condições puderam ser identificadas. Estes resultados mostram que o produto dos genes hrpE ou hrcN é essencial para o funcionamento do SST3 em H. rubrisubalbicans ou ainda que este produto faz reação cruzada com outros sistemas interferindo assim na fisiologia da interação desta bactéria com as plantas.

Abstract: The Herbaspirillum rubrisubalbicans is an endophytic diazotrophic bacterium and belongs to the class ? of proteobacteria that can be associated with several Poaceae of economic interest such as maize, rice, sorghum, wheat and sugar cane. This bacterium is capable of causing mottled strip disease in B-4362 variety of cane sugar and the Red Stripe disease in some sorghum varieties. In several plants the virulence of pathogenic bacteria is partly dependent on a group of proteins that are injected into host cells by Type III Secretion System (T3SS). This is a highly conserved machinery capable of injecting bacterial proteins into eukaryotic cells. Recently, hrp/hrc genes that encod to proteins of T3SS were identified in the genome of H. rubrisubalbicans. This work also identified probable effector proteins and putative promoter regions of this cluster. hrpE and hrcN genes were mutated generating mutants TSE and TSN, they were unable to cause mottled strip disease in sugarcane B-4362. The cane sugar B- 4362 when inoculated with the wild type M1 maternal symptoms of the disease. The characterization of operation of T3SS was made by inoculating mutants in other varieties of grasses, such as rice and maize. The ability to colonize and promote plant growth was determined by allowing the mutant of T3SS in addition to failing to colonize rice, sugarcane and maize as efficiently as the wild, was not able to promote the growth of these plants. The secretome of H. rubrisubalbicans was performed in order to determine which proteins were being secreted in the presence of B-4362 sugarcane juice during cultivation, different protein patterns were found with 5 proteins differentially expressed in the two conditions could be identified. These results show that the product of gene hrpE or hrcN is essential for the functioning of T3SS of H. rubrisubalbicans or that this product is cross-reaction with other systems interfering in the physiology of these bacteria interact with plants.