Causada pela bactéria Xanthomonas campestris, traz danos graves em hortaliças
A doença da podridão negra em repolhos, rabanetes e culturas crucíferas relacionadas pode ter consequências desastrosas para o rendimento e produção de plantas comercializáveis. A bactéria Xanthomonas campestris é a principal causa da podridão negra, que atua retardando vários processos biológicos mediados pela luz. Por trás desse retardo biológico está uma complicada cascata de sinalização que é balanceada por proteínas especializadas, como os fitocromos.
Os fitocromos são importantes para mediar o crescimento e o desenvolvimento das plantas, agindo como interruptores de luz : eles monitoram a luz que incide sobre a planta e desencadeiam reações como evitar a sombra. Sua estrutura é organizada em módulos que interagem entre si e mudam de forma quando absorvem dois comprimentos de onda específicos de luz (os chamados "vermelho" e "vermelho distante"). Este é um elemento chave na resposta de uma planta à luz. Desde sua descoberta, os fitocromos também foram isolados em cianobactérias, bactérias não oxigenadas e fungos.
Cientistas passaram décadas tentando entender a capacidade da Xanthomonas de causar doenças, na esperança de desvendar os detalhes mecanicistas dos processos de infecção e do ciclo de vida da bactéria e de identificar um meio de tratar a podridão negra. Uma das principais direções das pesquisas atuais é compreender a estrutura dos atores biológicos, incluindo os fitocromos, que são responsáveis ??por esses processos. No entanto, os fitocromos são um alvo desafiador porque têm uma estrutura modular e, quando percebem a luz, seus módulos se tornam flexíveis e a proteína muda de forma enquanto é observada.
Uma equipe de pesquisa liderada pelo professor Hernán Bonomi, da Fundación Instituto Leloir, Argentina, lançou luz sobre como os sinais de longo alcance detectados por fitocromos são criados e propagados. O trabalho foi publicado na revista Science Advances em 26 de novembro de 2021. A equipe é uma grande colaboração internacional que inclui pesquisadores da Argentina, França e Japão. O professor Leonard Chavas, da Universidade de Nagoya, forneceu experiência em radiação síncrotron e análise estrutural .
Vários grupos de pesquisa em todo o mundo demonstraram interesse em compreender os fitocromos em nível molecular e resolveram um grande número de estruturas fitocromáticas de uma variedade de organismos. No entanto, apesar da vasta quantidade de informações estruturais relatadas na literatura, a estrutura flexível da proteína é difícil de localizar. A questão mais importante sem resposta é como as mudanças estruturais de longo alcance observadas nos fitocromos são propagadas de seu módulo sensor de luz para seu "módulo efetor" durante a fotoconversão. Ao receber o sinal, o módulo efetorassume a forma ideal para iniciar uma cascata de reações que regulam a resposta da bactéria à luz. Esta questão era evasiva principalmente porque as estruturas fitocromáticas conhecidas estão truncadas - nenhuma estrutura fitocromática de comprimento total foi relatada até agora em resolução em escala atômica em ambos os fotoestados ativados e não ativados.
Em seu artigo, a equipe de pesquisa apresenta uma caracterização completa do fitocromosensor de luz na bactéria Xanthomonas, em ambos os seus principais estados fotossensíveis (ativado e não ativado). Além disso, as mudanças de forma induzidas pela luz dos módulos que compõem a proteína são descritas até a resolução da escala atômica, destacando rearranjos estruturais notáveis ??nos níveis secundário, terciário e quaternário pela primeira vez nesta família de fotorreceptores. Combinando esses resultados com estudos bioquímicos e computacionais, foi proposto um novo modelo de fotoativação que explica o mecanismo de sinalização, a partir das mudanças na estrutura química do cromóforo (a região dentro da proteína que é capaz de receber luz vermelha e "muito vermelha" e iniciar um sinal de mudança de forma) até a remodelação não apenas das interações entre os módulos, mas também da maneira como a proteína é montada.
Os resultados da investigação têm implicações na fotobiologia, bem como na compreensão dos mecanismos de patogenicidade das bactérias nas plantas e, em particular, na podridão negra.
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