Många sjukdomsframkallande bakterier kan hämma försvarsmekanismerna i växter och på så sätt undkomma upplösning av växtcellen, en process som kallas xenofagi. Djur- och mänskliga celler har en liknande mekanism där cellens försvar "äter" invaderande bakterier - men vissa bakterier kan hämma processen. Ett internationellt forskarlag har nu för första gången beskrivit hämningen av xenofagi hos växter. Teamet leds av professor Suayb Üstün från Center for Plant Molecular Biology vid universitetet i Tübingen och Ruhr-Universität Bochum. Studien har publicerats i The EMBO Journal .

Celler måste hela tiden anpassa proteinerna inuti dem till förändrade funktioner och till påverkan från omgivningen. "Konstant proteinnedbrytning är oundviklig, annars blir cellen trång och får slut på material", förklarar Suayb Üstün, vars arbetsgrupp studerar dessa strikt reglerade nedbrytningsprocesser. När cellen måste bryta ner stora proteinkomplex, olösliga aggregat eller hela organeller, använder den vanligtvis en process som kallas autofagi, bokstavligen "äter sig själv". "Djur- och mänskliga celler använder också ibland den här nedbrytningsmetoden när de vill eliminera inkräktare som patogena bakterier. I det här fallet kallas processen även främlingsfientlighet - att äta främlingen", säger forskaren.

Vapenkapplöpning mellan värd och patogener

Men kapprustningen mellan värd och patogen slutar inte där. Vissa bakterier har utvecklat proteiner som blockerar autofagimaskineriet riktat mot dem. Detta ger dem en fördel och de kan spridas vidare. "Det här forskningsläget har varit känt i flera år i mänskliga celler. Med växter har vi inte kommit så långt än. Det finns en viktig skillnad mellan autofagi i växt- och djurceller - hos växter tränger inte patogena bakterier in i cellerna . De stannar i det extracellulära utrymmet, säger Üstün. Det är till exempel fallet med bakterien Xanthomonas, som orsakar vissnande och ruttnande av löv, stjälkar och frukter i en hel rad växter och även påverkar tobak, modellväxten som forskargruppen studerat.

"Xanthomonas-bakterier introducerar en effektor i växtcellerna. Vi fann att detta undertrycker en viktig komponent i autofagimaskineriet. Detta gör att Xanthomonas kan spridas vidare", förklarar Üstün. "Men växten i sin tur producerar ett protein som bryter ned effektorn genom autofagi." Detta är det första beviset på antimikrobiell xenofagi i interaktioner mellan växter och bakterier, säger han. Üstün tillägger att "en intressant aspekt av detta är att de inblandade proteinerna, såsom Xanthomonas-effektorn och komponenterna i autofagimaskineriet, är väldigt lika hos människor och växter, även om de attackeras av olika bakteriella patogener." Biologer observerar att vissa proteiner har bevarats starkt i mycket olika organismer under evolutionens gång.

Den nya studien ger viktiga pekpinnar för ytterligare grundforskning om autofagi och xenofagi hos växter. På lång sikt skulle dessa processer kunna bidra till att förebygga växtsjukdomar.