Zoals alle organismen, planten worden geassocieerd met bacteriële gemeenschappen waarin nuttige en schadelijke bacteriën strijden om dominantie. Onder de wapens van deze strijdende bacteriën bevinden zich moleculaire spuiten die sommige bacteriën kunnen gebruiken om toxines in andere te injecteren. In een studie gepubliceerd in het nummer van 2 februari van de Tijdschrift voor biologische chemie , onderzoekers van de McMaster University in Canada hebben de identiteit vastgesteld van zo'n toxine dat wordt gebruikt door een in de bodem levende bacterie die planten tegen ziekten beschermt.

De bacterie Pseudomonas protegens kan in de bodem levende plantpathogenen doden, waaronder schimmels en bacteriën die de wortels van belangrijke gewassen zoals katoen aantasten. Pseudomonas protegens geeft diverse antimicrobiële verbindingen af ​​in de bodem, maar John Whitney was specifiek nieuwsgierig naar de verbindingen die het rechtstreeks in andere bacteriën injecteerde via het type VI-secretiesysteem, of T6SS.

"[De T6SS] is deze moleculaire nanomachine die giftige eiwitten injecteert in andere soorten bacteriën en ze doodt, Whitney zei. "Plantenbeschermende bacteriën die [T6SS] hebben, kunnen planten beter beschermen tegen ziekteverwekkers dan [bacteriën] die het niet hebben."

Jenny Tang en Nathan Bullen, niet-gegradueerde studenten van de Universiteit van Waterloo die met Whitney werken aan een co-op werk-studieopdracht, leidde de ontdekking dat het giftige eiwit dat door P. protegens tegen andere bacteriën wordt gebruikt, inwerkt op een molecuul dat in bijna alle levende cellen wordt aangetroffen:nicotinamide-adenine-dinucleotide, of NAD+.

NAD+ is een cofactor, of "helper" molecuul, in veel biochemische reacties. Door een eiwit te injecteren dat NAD+ vernietigt, P. protegens kan andere bacteriën doden.

Het team onderzocht vervolgens de genoomsequenties van veel andere bacteriën om te zien hoe wijdverbreid de strategie om zich op NAD+ te richten is in microbiële oorlogsvoering. Ze ontdekten dat veel bacteriën met secretiesystemen genen dragen die vergelijkbaar zijn met degene die codeert voor het NAD-gerichte toxine.

"We begonnen te zien dat dit niet alleen een manier van doden is die wordt uitgevoerd door plantbeschermende bacteriën, Whitney zei. "Als je kijkt naar de verdeling van dit (eiwit) over alle bacteriën waarvan de sequentie is bepaald, het lijkt erop dat veel verschillende bacteriën in veel verschillende omgevingsniches dit werkingsmechanisme gebruiken om andere bacteriën te overtreffen."

De overvloed aan deze toxines in de natuur roept veel vragen op:hoe evolueren verschillende bacteriën in verschillende omgevingen om weerstand te bieden aan dit toxine? Zijn NAD-gerichte toxines effectiever tegen sommige bacteriesoorten dan andere? Het begrijpen van de diversiteit van bacteriële wapens is een actief studiegebied onder landbouwonderzoekers die betere manieren willen ontwikkelen om plantenziekten te bestrijden.

"De identificatie en karakterisering van antibacteriële toxines geproduceerd door plantenbeschermende bacteriën kan ons op een dag in staat stellen deze bacteriën te manipuleren om een ​​verbeterd vermogen te hebben om pathogenen te onderdrukken, ' zei Whitney.