Veel ziekteverwekkende bacteriën zijn in staat om de afweermechanismen in planten te remmen en zo te ontsnappen aan ontbinding door de plantencel, een proces dat bekend staat als xenofagie. Dierlijke en menselijke cellen hebben een soortgelijk mechanisme waarbij de afweer van de cel binnendringende bacteriën "opeet", maar sommige bacteriën kunnen het proces remmen. Een internationaal onderzoeksteam heeft nu voor het eerst de remming van xenofagie in planten beschreven. Het team staat onder leiding van professor Suayb Üstün van het Centre for Plant Molecular Biology aan de Universiteit van Tübingen en de Ruhr-Universität Bochum. Het onderzoek is gepubliceerd in The EMBO Journal .

Cellen moeten de eiwitten die erin zitten voortdurend aanpassen aan veranderende functies en invloeden uit hun omgeving. "Constante eiwitafbraak is onvermijdelijk, anders wordt de cel krap en raakt het materiaal op", legt Suayb Üstün uit, wiens werkgroep deze strikt gereguleerde afbraakprocessen bestudeert. Wanneer de cel grote eiwitcomplexen, onoplosbare aggregaten of hele organellen moet afbreken, gebruikt ze meestal een proces dat bekend staat als autofagie, letterlijk "zichzelf opetend". "Dierlijke en menselijke cellen gebruiken deze methode van afbraak soms ook wanneer ze indringers zoals pathogene bacteriën willen elimineren. In dit geval wordt het proces ook wel xenofagie genoemd - het opeten van de vreemdeling", zegt de wetenschapper.

Wapenwedloop tussen gastheer en ziekteverwekkers

Maar daar houdt de wapenwedloop tussen gastheer en ziekteverwekker niet op. Sommige bacteriën hebben eiwitten ontwikkeld die de op hen gerichte autofagie-machinerie blokkeren. Dit geeft ze een voordeel en ze kunnen zich verder verspreiden. "Deze staat van onderzoek is al enkele jaren bekend in menselijke cellen. Met planten zijn we nog niet zo ver. Er is een belangrijk verschil tussen autofagie in plantaardige en dierlijke cellen - in planten dringen pathogene bacteriën de cellen niet binnen Ze blijven in de extracellulaire ruimte", zegt Üstün. Dit is bijvoorbeeld het geval bij de bacterie Xanthomonas, die in een hele reeks planten verwelking en rotting van bladeren, stengels en vruchten veroorzaakt en ook tabak aantast, de modelplant die het onderzoeksteam bestudeerde.

"Xanthomonas-bacteriën introduceren een effector in de plantencellen. We ontdekten dat dit een belangrijk onderdeel van de autofagie-machinerie onderdrukt. Hierdoor kan Xanthomonas zich verder verspreiden", legt Üstün uit. "De plant produceert echter op zijn beurt een eiwit dat de effector afbreekt door autofagie." Dit is het eerste bewijs van antimicrobiële xenofagie in interacties tussen planten en bacteriën, zegt hij. Üstün voegt eraan toe dat "een interessant aspect hiervan is dat de betrokken eiwitten, zoals de Xanthomonas-effector en de componenten van de autofagie-machinerie, erg op elkaar lijken bij mensen en planten, hoewel ze worden aangevallen door verschillende bacteriële pathogenen." Biologen stellen vast dat sommige eiwitten in de loop van de evolutie sterk geconserveerd zijn in zeer verschillende organismen.

De nieuwe studie biedt belangrijke aanwijzingen voor verder fundamenteel onderzoek naar autofagie en xenofagie in planten. Op de lange termijn kunnen deze processen gewasziekten helpen voorkomen.