Atracción fatal: reconocimiento de señales vegetales por bacterias fitopatógenas
Dos estudios recientes, liderados por investigadores de la EEZ-CSIC, ponen de manifiesto el papel de la quimiotaxis en la interacción entre plantas y patógenos vegetales.
La quimiotaxis es un proceso que permite a las bacterias desplazarse hacia sitios favorables para su supervivencia, o iniciar la colonización de otros seres vivos, en respuesta a señales químicas. En general, la respuesta quimiotáctica se inicia con el reconocimiento de una molécula señal por proteínas quimiorreceptoras, lo que a su vez inicia una cascada de señalización, resultando finalmente en el movimiento de la bacteria a favor (o en contra) del gradiente de concentración de dicha molécula.
La quimiotaxis es particularmente importante para el establecimiento de interacciones entre plantas y bacterias, tanto beneficiosas como fitopatógenas. De hecho, las bacterias que interactúan con plantas tienen el doble de quimiorreceptores que el promedio bacteriano. Sin embargo, la función y la señal reconocida por la gran mayoría de quimiorreceptores es actualmente desconocida.
Un trabajo en colaboración entre grupos de tres centros del CSIC (EEZ, IACT y CBGP), junto con la Universidad Politécnica de Madrid, publicado en Microbiological Research, detalla el papel de la acetilcolina como quimioatrayente para bacterias fitopatógenas de los géneros Dickeya y Agrobacterium, y esclarece los mecanismos implicados en este proceso. La acetilcolina es principalmente conocida por su función como neurotransmisor en mamíferos, pero se está empezando a demostrar también su relevancia como molécula señal en plantas y bacterias. El trabajo muestra que la quimiotaxis hacia acetilcolina es importante para la colonización de plantas por bacterias fitopatógenas, en las que además la molécula ejerce una función protectora frente al estrés osmótico. Los resultados respaldan, por primera vez, el papel de la quimiotaxis en el acceso a compuestos osmoprotectores.
En un segundo trabajo, recién publicado en la revista Genome Biology, un grupo de la EEZ-CSIC, en colaboración con investigadores de la Ohio State University (EEUU), han identificado una familia de quimiorreceptores bacterianos que reconocen preferencialmente el glicerol 3-fosfato, induciendo quimioatracción a este compuesto. Los receptores de esta familia están casi exclusivamente presentes en bacterias que interactúan con plantas, incluyendo fitopatógenos de géneros como Brenneria, Dickeya, Musicola, Pectobacterium y Herbaspirillum. El glicerol 3-fosfato es una molécula señal en plantas que se sintetiza y libera en respuesta a situaciones adversas, como el estrés hídrico, así como en puntos donde se ha producido una infección. Los autores del artículo proponen que la quimiotaxis a glicerol 3-fosfato es un mecanismo que permite a bacterias desplazarse hacia plantas estresadas (y como consecuencia debilitadas), facilitado el establecimiento de una infección.
Ambos estudios refuerzan la idea de que la interferencia con la quimiotaxis podría ser una estrategia alternativa muy prometedora para luchar contra bacterias patógenas.
Referencias:
Gavira JA, Gilabert MJ, Santamaría-Hernando S, Molina-Ollero A, Rico-Jiménez M, Cabrera JJ, López-Solanilla E, Matilla MA. 2025. Acetylcholine chemotaxis in global bacterial plant pathogens. Microbiol Res. 300:128294. https://doi.org/10.1016/j.micres.2025.128294.
Velando F, Xing J, Genova R, Cerna-Vargas JP, Vázquez-Santiago R, Matilla MA, Zhulin IB, Krell T. 2025. Chemoreceptor family in plant-associated bacteria responds preferentially to the plant signal molecule glycerol 3-phosphate Genome Biol.26:260. https://doi.org/10.1186/s13059-025-03703-6
Contacto:
Tino Krell: tino.krell@eez.csic.es
Miguel A. Matilla: miguel.matilla@eez.csic.es
