Análisis de las interacciones bacteria-bacteria y bacteria-planta

La interacción entre organismos involucra contactos entre diversas superficies, así sean entre bacterias que se mueven coordinadamente en el medio de cultivo de una caja de Petri, como entre una bacteria y los tejidos de su hospedero (animal o vegetal). En nuestro laboratorio nos interesa comprender la función de un tipo de proteínas extracelulares bacterianas, llamadas expansinas, que controlan precisamente los ejemplos indicados.

Interacciones bacteria-bacteria o bacteria-sustrato: Tenemos evidencia de que la expansina Exl1 de especies del género Pectobacterium es necesaria para la motilidad por swarming de una colonia creciendo en medio semisólido MacConkey. El swarming es una palabra inglesa que se deriva de swarm (enjambre) y se usa para describir el movimiento coordinado y social entre las bacterias de la colonia que se desplazan a sitios en donde los nutrientes son más abundantes. El swarming es un complejo proceso que depende de señales medioambientales y de factores y respuestas celulares que resultan en la diferenciación bacteriana dotando a la colonia de la capacidad para invadir rápidamente una superficie.

Una colonia swarmer de P. brasiliense silvestre (izquierda); las flechas muestras las proyecciones a partir del centro de la colonia, que se forman por bacterias diferenciadas: hiper-elongadas e hiper-mótiles, en comparación con una colonia que sobreexpresa el gen Exl1 (derecha) que bajo las mimas condiciones y tiempo de incubación ya invadió la superficie completa del medio.

Interacción bacteria-planta: Varias expansinas de fitopatógenos, también son necesarias para la efectiva colonización de la bacteria hacia su hospedero. Nosotros hemos demostrado el requerimiento de Exl1 en la virulencia de P. atrosepticum en plantas y tubérculos de papa –que es uno de los más importantes cultivos a nivel mundial. El mecanismo por el cuál Exl1 promueve la colonización de Pectobacterium (o de otros fitopatógenos) no es del todo conocido, pero depende de su interacción con componentes de la pared celular vegetal. Nuestros estudios se enfocan en: determinar las características fisicoquímicas de las expansinas que le permiten interaccionar específicamente con componentes de la pared celular de la planta; identifica el componente de unión específica de Exl1 y determinar su relevancia; identificar los componentes de respuesta de defensa del hospedero cuando su pared es modificada por Exl1.

Vasos del xilema aislados de acelga incubados con Exl1-Cy3 y vistos bajo el microscopio confocal. Muchas de las bacterias fitopatógenas que contienen genes de expansina tienen como nicho de colonización el xilema vegetal, y Exl1 de Pectobacterium tiene como blanco de interacción un componente polisacárido, aún por identificar, en los conductos del xilema.