Proyecto de investigación
El Sistema de Secreción de Tipo III en la Interacción Simbiótica Rizobio-Leguminosa
Responsable: Francisco Javier López Baena
Tipo de Proyecto/Ayuda: Proyectos de Excelencia de la Junta de Andalucía
Referencia: P11-CVI-7050
Fecha de Inicio: 26-03-2013
Fecha de Finalización: 25-03-2017
Empresa/Organismo financiador/es:
- Junta de Andalucía (Consejería de Innovación, Ciencia y Empresas)
Equipo:
- Investigadores:
Resumen del proyecto:
Los rizobios son bacterias del suelo que establecen una relación beneficiosa con las leguminosas. Esta simbiosis culmina en la formación de unas estructuras, llamadas nódulos, en las raíces de la planta. Dentro de estos nódulos los rizobios reducen el nitrógeno atmosférico transformándolo en otras formas de nitrógeno biológicamente asimilables. Este es un proceso muy importante porque el nitrógeno es un componente esencial de muchas moléculas biológicas además de ser uno de los nutrientes más limitantes en el suelo. Sin embargo, la fijación biológica del nitrógeno sólo ocurre en asociaciones muy específicas rizobio/leguminosa.
Recientemente se ha descubierto que muchas estirpes de rizobios poseen un mecanismo de secreción de proteínas, el sistema de secreción de tipo III (T3SS), que se encuentra de forma muy común en patógenos de animales y plantas. Este mecanismo funciona como una jeringa molecular que inyecta proteínas, denominadas efectores, desde la bacteria directamente al interior de las células del hospedador. Estos efectores reprograman a la célula hospedadora para bloquear los sistemas de defensa y facilitar la infección. Curiosamente, en el caso de patógenos de plantas, estos efectores pueden en algunos casos también ser responsables del fracaso de la infección al ser reconocidos por receptores vegetales específicos e inducir respuestas de defensa. Por lo tanto, se puede afirmar que los efectores son determinantes de la especificidad de hospedador y sería razonable pensar que funcionasen de forma similar en los rizobios.
Este proyecto propone estudiar en profundidad el papel de las proteínas secretadas a través del sistema de secreción de tipo III del rizobio Sinorhizobium fredii HH103, estirpe de amplio rango de hospedador. Como leguminosa hospedadora se utilizará la soja, hospedador natural de esta estirpe y de gran valor comercial. Los estudios se centrarán en las proteínas Nop identificadas hasta el momento en S. fredii HH103 y que pueden tener un papel más importante en la simbiosis, ya sea por homología con otros efectores de patógenos de animales o plantas o bien por ser exclusivas de los rizobios. Estos estudios incluirían la mutación de los genes que codifican estas proteínas para determinar su papel en la simbiosis con la soja y otras leguminosas hospedadoras, confirmación de la secreción de las proteínas efectoras al interior de la célula hospedadora, determinación del momento en que se secretan y localización en la célula eucariótica o estudios de fosforilación de ciertos efectores por quinasas de la soja. Para ello se utilizarán herramientas de biología molecular novedosas para la detección y visualización de proteínas. Por otro lado, se estudiarán las respuestas de defensa desencadenadas en la soja en repuesta a la inoculación con la estirpe HH103, ya que estudios previos han demostrado que se induce una respuesta de defensa en la soja dependiente de las proteínas Nop. Para ello se determinarán diversas actividades enzimáticas relacionadas con la respuesta de defensa así como la cuantificación de los niveles de distintas hormonas vegetales.
El estudio de la función de los distintos efectores rizobianos en la simbiosis con las leguminosas podría tener un gran potencial en la agricultura, ya que conociendo cómo actúan en el interior de la planta se podría alterar y aumentar su rango de hospedador, así como poder incrementar la eficiencia de la simbiosis, mejorando el estado general nutricional de las plantas.
