Heterogeneidad fenotípica en patógenos bacterianos: mecanismos moleculares implicados y papel en la adaptación a la planta

Código: RTI2018-095069-B-I00
Duración: 1/1/2019 - 31/12/2021
Entidad Financiadora: Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades
Presupuesto: 120000€
Participantes: Nieves López Pagán
Javier Rueda Blanco
Ángel Del Espino Pérez
Las plantas están constantemente expuestas a agentes patógenos. La co-evolución de patógenos de plantas y sus huéspedes ha dado como resultado estrategias de invasión y colonización por parte de la bacteria altamente adaptadas, con sistemas dedicados a la introducción de proteínas de virulencia para evadir y suprimir los correspondientes mecanismos de defensa de la planta. Esta propuesta se centra en el modelo de interacción Pseudomonas syringae - planta, relevante tanto como modelo académico en investigación básica como por su relevancia económica e impacto agronómico. Los principales factores de virulencia de P. syringae son el T3SS que introduce proteínas de virulencia (efectores) en el interior de la célula y el sistema flagelar que proporciona movimiento para el acceso y la colonización de los espacios intracelulares. Sin embargo, ambos sistemas son objetivos de los mecanismos de defensa de la planta. Por lo tanto, su regulación en poblaciones bacterianas invasoras es clave para el desarrollo de la enfermedad. Nuestro equipo ha descrito por primera vez en un patógeno vegetal la existencia de heterogeneidad fenotípica en la expresión tanto del T3SS como del flagelo, que conduce a la formación de linajes fenotípicos bacterianos que difieren en estos aspectos clave de la virulencia de P. syringae, y que se integra en la red reguladora bacteriana a través de un mecanismo epigenético, probablemente basado en la metilación del ADN. Este fenómeno tiene inevitablemente consecuencias de relevancia para la adaptación a la planta, para la interacción entre esta y la bacteria, y para el desarrollo de la enfermedad. En vista de lo expuesto, proponemos el análisis de los mecanismos que subyacen a la heterogeneidad fenotípica en P. syringae y su papel en la adaptación a las plantas. Realizaremos un análisis completo del metiloma de P. syringae en diferentes condiciones de crecimiento en el laboratorio y la planta, con el fin de identificar loci fenotípicamente heterogéneos que serán caracterizados. El trabajo incluye la identificación y caracterización de las metilasas de ADN asociadas a dicha regulación en P. syringae. Además, ampliaremos nuestra caracterización del papel que cumple la heterogeneidad fenotípica en la adaptación de P. syringae durante su colonización de la planta, y exploraremos sus potenciales aplicaciones biotecnológicas. También analizaremos el papel de la heterogeneidad fenotípica durante la colonización de la planta por el patógeno humano Salmonella, asociada a numerosos brotes epidémicos consecuencia de contaminación interna de cultivos destinados al consumo humano. Finalmente, proponemos el aislamiento y la caracterización de bacteriófagos en ambientes agronómicos, y ensayaremos su eficiencia para controlar y detectar P. syringae y Salmonella en cultivos de interés comercial.