La bacteria causante del cancro cítrico posee un sistema de defensa contra amebas

En un estudio a cargo de científicos brasileños se describe uno de los sistemas de secreción de la Xanthomonas citri y la vía de señalización que la dota de resistencia en el suelo

Por Maria Fernanda Ziegler  |  Agência FAPESP – La Xanthomonas citri, la bacteria causante del cancro cítrico en los naranjos y limoneros, dispone de un verdadero arsenal para resistir a sus predadores naturales: cuando no se encuentra protegida en las hojas o en frutos de las plantas cítricas –y devastando plantaciones–, permanece en el suelo y afronta situaciones adversas en competición constante con otras especies de bacterias o microorganismos tales como protozoarios (amebas).

En el marco de un estudio realizado en Brasil –en el Instituto de Biología de la Universidad de Campinas (Unicamp) y en el Instituto de Química de la Universidad de São Paulo (USP)– y que contó con el apoyo de la FAPESP, quedó demostrada la existencia de un hasta ahora desconocido mecanismo de defensa de la X. citri contra las amebas, que constituyen la principal presión selectiva de las poblaciones bacterianas existentes en el ambiente. 

Este mecanismo de resistencia aparece descrito en un artículo publicado en la revista científica Environmental Microbiology. Los investigadores descubrieron que el mismo está vinculado a un sistema de transporte de proteínas (un sistema de secreción de tipo 6 ó T6SS) presente en diversas especies de bacterias que aún no había sido caracterizado en X. citri. 

Este sistema está formado por un complejo de proteínas que atraviesa la envoltura bacteriana y promueve la inyección de proteínas dentro de la ameba. “La bacteria X. citri posee varios sistemas de secreción. El que nosotros estudiamos es una especie de máquina contráctil que atraviesa el envoltorio de la bacteria y secreta toxinas o proteínas para modificar a la célula blanco, en este caso, la ameba”, dijo Cristina Alvarez-Martinez, investigadora del Instituto de Biología de la Unicamp y autora del artículo.

La vía de señalización

Ya se sabía que los sistemas de secreción de proteínas desempeñan un papel clave en las interacciones bacterianas y se encargan de liberar una gran cantidad de proteínas en el ambiente extracelular o en células blanco. 

Además de demostrar que este mecanismo hace posible la resistencia a la ameba Dictyostelium discoideum, los científicos también descubrieron una nueva vía de señalización que controla la expresión de los genes del sistema de secreción en respuesta al contacto con la ameba. Esta vía de señalización también está presente en genomas de otras bacterias ambientales, pero aún no se la había estudiado.

“En este trabajo se describe un nuevo mecanismo de regulación de la expresión génica que existe también en otras bacterias del ambiente”, dijo Alvarez-Martinez. 

Los investigadores verificaron que la translocación de proteínas transcurre de una forma que la bacteria controla. “En este trabajo demostramos que la bacteria induce la transcripción de los genes T6SS para la producción del canal de secreción mediante este nuevo mecanismo de señalización que hemos identificado. Este mecanismo de señalización se activa como respuesta al contacto con la ameba”, dijo.  

De acuerdo con este estudio, ambos hallazgos –el mecanismo de resistencia a las amebas y la nueva vía de señalización– suministran nuevos conocimientos sobre la función y la regulación de los genes T6SS y ponen de relieve la importancia de este sistema al permitir que la X. citri sobreviva a sus predadores naturales, lo cual podría explicar la dificultad de eliminación de esas bacterias en los cultivos infectados.  

Una plaga persistente

La infección de cítricos por Xanthomonas citri causa el cancro cítrico, una enfermedad que es responsable de grandes pérdidas en la agricultura en Brasil y en otras partes del mundo. Si bien tiene un gran impacto económico, su capacidad de persistir en el ambiente es con todo poco comprendida aún.

En 2001 se secuenció el genoma esta bacteria en el marco del Programa Genoma FAPESP. Esto permitió que se localizasen posteriormente los genes que codifican el mecanismo de secreción (T6SS). E hizo posible que el equipo de científicos de la USP y de la Unicamp modificase genéticamente a la bacteria para que dejara de producir el sistema de secreción de tipo 6. 

En el estudio ahora publicado se compararon las dos cepas de bacterias: una mutante, sin los genes del sistema 6 de secreción, y otra silvestre, sin ninguna modificación genética. Y esto les permitió a los científicos observar que la ameba Dictyostelium discoideum se alimenta con mayor eficiencia del linaje silvestre. 

“Al remover ese gen, la bacteria dejó de producir el sistema de secreción. Vimos en la comparación que el linaje silvestre exhibía una resistencia mucho mayor a las amebas, tenía una supervivencia mayor que la de nuestro linaje que carecía del sistema de secreción. Logramos demostrar que existe esa asociación fundamental para la supervivencia de las Xanthomonas”, dijo. 

Arsenal bélico

De acuerdo con Alvarez-Martinez, este estudio reafirma el hecho de que la X. citri posee un arsenal de mecanismos –categorizados como “familias” de sistema de secreción– para resistir al ataque de competidores en el ambiente. 

“Muchos de esos sistemas ya se habían estudiado anteriormente. El sistema de secreción de tipo 3, por ejemplo, está directamente ligado a la virulencia de la bacteria. Una vez eliminando dicho sistema, la bacteria no logra causar la enfermedad del cancro cítrico. En tanto, el sistema de secreción de tipo 4 participa en la tarea de eliminar a otras especies de bacterias que compiten por espacio y nutrientes. El sistema de secreción de tipo 6, que es el que hemos estudiado ahora, funciona como un mecanismo de resistencia en la disputa contra un predador, en este caso, la ameba”, dijo Alvarez-Martinez. 

La investigadora explica que será necesario realizar otros estudios para comprender totalmente qué sucede en esta disputa entre la X. citri y la ameba D. discoideum. “Una de las hipótesis que se plantean en nuestro estudio indica que esta ameba puede ser una especie de reservorio de bacterias. La Xanthomonas puede matarla o multiplicarse dentro de la ameba. Lo que pretendemos entender ahora es cómo se establece esa relación entre esos dos microorganismos”, dijo la investigadora.

Independientemente de que esta hipótesis se confirme, una cosa es segura: el sistema de secreción ahora identificado promueve una resistencia mayor de la bacteria, lo cual podría tener un fuerte impacto en su persistencia en el suelo, en las hojas de los limoneros o en los naranjos. 

“Cuanto más sepamos con relación a los mecanismos que emplea la bacteria para resistir a las adversidades, más fácil será interferir en la propagación del cancro cítrico. El conocimiento del sistema de secreción de tipo 6 podrá ayudarnos en el futuro a pensar una forma de intervención tendiente a frenar el desarrollo del cancro cítrico en los cultivos, aparte de ayudar mucho en la compresión de la biología de la Xantomonas”, dijo.  

Puede leerse el artículo intitulado Xanthomonas citri T6SS mediates resistance to Dictyostelium predation and is regulated by an ECF σ factor and cognate Ser/Thr kinase (doi: 10.111/1462-2920.14085), de Ethel Bayer-Santos,Lídia dos Passos Lima, Lucas de Moraes Ceseti, Camila Yuri Ragatami, Eliane Silva de Santana, Aline Maria da Silva, Chuck Shaker Farah y Cristina Elisa Alvarez-Martinez, en Environmental Microbiology, en el seguiente enlace: onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/1462-2920.14085.