Resumo - Esalq

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GENÉTICA E MELHORAMENTO DE PLANTAS
LGN 5799 – Seminários em Genética e Melhoramento de Plantas
Departamento de Genética
Avenida Pádua Dias, 11 - Caixa Postal 83, CEP: 13400-970 - Piracicaba - SP
http://www.genetica.esalq.usp.br/semina.php
QUORUM SENSING NA INTERAÇÃO BACTÉRIA-PLANTA
Aluna: Viviane Colombari Pedrazzini dos Santos
Orientador: Prof. Dr. João Lúcio de Azevedo
Co-orientador: Prof. Dr. Welington Luiz de Araújo
O conhecimento de que as bactérias podem estabelecer entre si uma comunicação célula-célula é
relativamente recente. Esse mecanismo foi denominado quorum sensing (QS) e é caracterizado por um
processo densidade-dependente que envolve a produção de moléculas auto-indutoras extracelulares que
direcionam a expressão gênica relacionada a diferentes processos biológicos como, por exemplo,
motilidade, simbiose, nodulação, conjugação, produção de metabólitos secundários, maturação de
biofilmes, virulência entres outros. As duas famílias mais estudadas de moléculas auto-indutoras são as
N–acil homoserinas lactonas usualmente presentes em bactérias Gram negativas pertencentes ao Filo
Proteobacteria; e os peptídeos auto-indutores que são comuns em bactérias Gram positivas. Evidências
têm revelado, entretanto que a sinalização via QS não está restrita a comunicação bacteriana célulacélula, mas também permite a comunicação entre bactéria e seu hospedeiro, como por exemplo, as
plantas. Na prática todas as plantas possuem uma íntima associação com bactérias que podem
estabelecer uma colonização epifítica (superfície) ou endofítica, ocupando os tecidos internos da planta.
Atualmente, existe um progresso significativo no entendimento dos microambientes que são ocupados
pelas bactérias dentro da rizosfera ou da filosfera. O balanço das interações bacterianas com as plantas é
muito importante e precisa ser considerado. Os microrganismos que interagem com as plantas podem
estabelecer associações mutualísticas, onde ambos os lados da interação são beneficiadas, e patogênicas
quando há prejuízo ao hospedeiro. As moléculas QS na interação patógeno-planta atuam como fatores de
virulência per se, dessa forma confundem a sensibilidade da planta impedindo que a resposta de defesa
esteja presente durante os primeiros estágios de multiplicação bacteriana. Entretanto, quando o número
de bactérias se torna substancial os genes de virulência são ativados e a bactéria se torna um patógeno
agressivo. Os traços regulados por QS incluem a produção de polissacarídeos, enzimas degradadoras,
antibióticos, sideróforos, pigmentos, bem como a secreção de proteínas Hrp, transferência de plasmídeo
Ti, motilidade, formação de biofilmes e adaptabilidade epifítica. O mecanismo QS na patogenicidade
tem sido pesquisado, por exemplo, em Agrobacterium tumefaciens, Pectobacterium carotovora,
Ralstonia solanacearum, Pseudomonas syringae, Xanthomonas campestris, Xylella fastidiosa entre
outras. Embora seja comum considerar somente as bactérias com efeito prejudicial para os organismos
superiores, normalmente o contrário é o que ocorre. As associações simbióticas reguladas via QS tem
sido mais estudadas nos simbiontes fixadores de nitrogênio, membros da família Rhizobiaceae e
coletivamente chamados de rizóbios. A formação do nódulo é um processo complexo que requer troca
contínua e adequada de sinais entre a planta e a bactéria, que leva a uma diferenciação gradual e
coordenada além de ajustes fisiológicos e metabólicos em ambos os lados da interação. Visto que uma
diversidade de comunidades bacterianas coordena suas atividades biológicas via QS com o objetivo de
aumentar as vantagens adaptativas, é esperado que seus competidores e hospedeiros possam ter
desenvolvido certos mecanismos para desarmar os sistemas QS. Diversas enzimas e inibidores têm sido
identificados em plantas modelo que podem interferir positiva ou negativamente, mimetizando,
degradando ou bloqueando os componentes do QS. Esse mecanismo de interferência é denominado
quorum quenching. Portanto existe uma expectativa de que o melhor entendimento dos processos
regulados via QS venha oferecer novas oportunidades para o combate de fitopatógenos, mas também na
melhoria de mecanismos benéficos para as plantas como, por exemplo, a nodulação. Outra importante
constatação com relação ao mecanismo QS é que embora as moléculas auto-indutoras sejam semelhantes
entre alguns grupos bacterianos, a percepção e função são moduladas para se adaptarem às necessidades
específicas para a colonização de diferentes plantas-hospedeiras.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Bassler, B.L. How bacteria talk to each other: regulation of gene expression by quorum sensing. Current Opinion
in Microbiology. v. 2, p.582–587, 1999.
Gao, M.; Teplitski, M.; Robinson, J.B.; Bauer, W.D. Production of Substances by Medicago truncatula that Affect
Bacterial Quorum sensing. MPMI, v. 16, n. 9, p. 827–834, 2003.
Pierson, L. S., III, and Pierson, E. A. Roles of diffusible signals in communication among plant-associated bacteria.
Phytopathology, v.97, p.227-232, 2007.
Von Bodman, S. B.; Bauer, W.D.; Coplin, D.L. Quorum sensing in plant pathogenic bacteria, Annual Review of
Phytopathology, v. 41, p. 455 - 482, 2003.
Wisniewski-Dyé, F.; Downie, J.A. Quorum-sensing in Rhizobium. Antonie van Leeuwenhoek v. 81, p. 397–407,
2002.
_______________________________________________
Prof. Dr. Welington Luiz de Araújo