H2020 FUNDAZIOAren proiektua: Fusarium oxysporum-ek eragindako zelula-mota espezifikoen ostalari anitzeko interakzioen modulazioaren oinarria
- Mota Proiektua
- Egoera Bete
- Exekuzioa 2018 -2020
- Esleitutako Aurrekontua 170.121,6 €
- Eremua Europeo
- Finantza-iturri nagusia Horizonte 2020
- Proiektuaren webgunea FOUNDATION
F. oxysporum batez ere zelula artean hazten denez hasierako faseetan, hipotesi bat egin genuen patogenoak patogenizitate-proteinak, efektore izenekoak, zelula arteko espazio horretan jaria ditzakeela, bateragarritasun orokorra zehazteko eta ostalariaren immunitatea kudeatzeko. Nire MSCA bekaren barruan, batez ere tomate sustrai infektatuetatik fluido apoplastikoa isolatu nuen eta aurkikuntza proteomika erabili nuen efektoreak identifikatzeko.
Identifikatutako "efektore apoplastiko zentral" hauek proteina hipotetiko txiki, jariatu eta zisteinaz aberatsak kodetzen dituzte, Fusarium espezieen konplexu osoan kontserbatzen direnak (Redkar et al., prestatzen). Efektore nagusi hauek, (ERC: Effector for Root Compatibility ERC1-3) deiturikoak, ostalariaren/ez-ostalariaren kolonizazioan landarean induzitzen dira eta birulentzian laguntzen dute. F. oxysporum kolonizazioaren hasierako faseetan RNA-Seq analisi integrala ere egin nuen, eta ikusi nuen sekretomaren zati esanguratsu batek Fusarium-en konplexu espezifikoan kontserbatzen diren efektoreak kodetzen dituela batez ere. Horrek iradokitzen du Fusarium-ek efektore errepertorio kontserbatu batean oinarritzen dela ostalarien eta ez-ostalarien arteko bateragarritasuna ezartzeko, eta orduan ostalari-determinatzaile espezifikoek zeresana izan dezaketela ihartzea zehazteko, eta hau ostalari-espezifikoa da.
Fusarium kolonizazioan zehar erro interzelularraren proteomaren izaera eta bere jarduerak nola abiarazten duen defentsa-seinalizazioa ere ikertu genuen. Infektatutako fluido apoplastikoa Jarduera-Oinarritutako Proteinen Profilaketarako (ABPP) erabili zen, eta horrek adierazi zuen Fusarium-ek proteasa klase desberdinak kentzeko gai dela. Aurkikuntza hauetan eta immunitate apoplastikoarekiko dugun interesetan oinarrituta, Trends in Plant Science aldizkarian (doi.org/10.1016/j.tplants.2019.06.009) ikerketa-artikulu nabarmen bat zuzentzen ari naiz. Artikuluak Ustilago maydis Pit2 efektoreari buruzko lana azpimarratzen du, proteasa inhibitzaile domeinua duena eta proteasa substratua imitatzen duena. Horrez gain, Annual Reviews aldizkarian (doi: 10.1146/annurev-phyto-082718-100139) argitaratutako listu-onddoen eta haien ostalarien arteko elkarrekintza molekularrei buruzko egungo ezagutzari buruzko berrikuspen baten egilekidea izan nintzen. Honek eragina izan du landare-patogenoen arteko interakzioen arloan egiten ari diren ikerketan.
Horrez gain, Arabidopsis-Fusarium patosistema erabili dut onddoak xilemara iristean detektatzen dituen ostalariaren bidezko seinaleak ulertzeko. Erroaren endodermisa zelula-geruza babeslea da, kortex-eremua eta baskulatura bereizten dituena. Endodermo-zelulen arteko espazioa lignina oinarri duen polimero hidrofobo batez beteta dago, Caspariar banda (CS) izenekoa, eta hesi selektibo gisa jokatzen du. Zelula-hormarekin lotutako mintz-proteinek (CASP) fusionatzen dira Schengen bide ondo definituak (SGN) gidatzen duen banda jarraitu bat osatzeko. Nire hipotesia da zimeltze baskularrak SGN bidearen osagai desberdinetan oztopatzen duela baskulatura hautemateko. SGN bideko Arabidopsis mutanteen bilduma bat erabili genuen, F. oxysporum Fo5176-rekin patogenizitate fenotipo maila desberdinak erakusten dituztenak. Beraz, CS bideak Fusarium baso-sistemara gidatzen parte hartzen duela dirudi. Nire proiektuaren emaitzak Düsseldorfeko Unibertsitatean (Alemania) eta IISERen (Pune, India) egindako CEPLAS Fellows Konferentzian egindako ikerketa mintegietan aurkeztu ziren.
Hemendik aurrera, nire harrera-laborategian jarraituko dut Juan de la Cierva bekari esker. Fusarium-en identifikatutako CORE efektoreen karakterizazio funtzionala lantzen ari naiz. Fusarium-ek baskulatura hautemateko Caspariar Banda bidearekin duen interferentziari buruzko arrasto interesgarriak ere aztertuko ditut. Amaitutakoan, nire helburua nire aurkikuntzak zehazten dituzten bi ikerketa-artikulu argitaratzea da.
Proposatutako lanaz gain, bi iruzkin-artikuluren egilekidea ere izan nintzen: batek sustraietako patogenoak azido salizilikoaren bidearen transkripzio-erreguladore nagusiak jomuga izateko nola eboluzionatu duten deskribatzen du (doi: 10.1098/rstb.2015.0459) eta besteak patogenoak garraiatzaile-proteinak birulentzia-funtzioetarako erabiltzeko nola eboluzionatu duten ikuspegi orokorra ematen du (doi: 10.1111/nph.14137).
Onddo patogenoek eragin handia dute gizakien elikaduran, laboreen produktibitatea murriztuz. Onddoen eta landareen arteko elkarrekintza asko lurzoruan gertatzen dira eta funtsezko eragina dute landareen osasunean. Oso gutxi dakigu lurzoruko patogenoek sustraiak nola infektatzen dituzten eta ostalariaren immunitatean nola eragiten duten. Sustraiak infektatzen dituzten onddo talde bereziki suntsitzaile batek ihartze baskularra eragiten du, eta honek labore askori erasotzen die, sustraiak kolonizatzen ditu eta ihartze progresiboa eragiten du. Gaixotasun hauek kontrolatzen zailenetakoak dira, askotan sustraietan dauden produktu kimikoek patogenoak eskuraezinak baitira. Beraz, eragin kaltegarria duten fumigazio-konposatu ez-espezifikoekin kontrolatzen dira. Onddo hauei irtenbide iraunkor bat garatzeko, ezinbestekoa da patogeno hauek nola ezartzen duten bateragarritasuna ostalari desberdinekin eta haiek erasotzen dituzten landare-prozesuekin guztiz ulertzea.
Fusarium generoko onddoek lurzoruan zehar transmititzen diren patogeno asko dituzte, eta horiek labore askotan ihartzen diren gaixotasunak eragiten dituzte. Gaur egun, informazio gutxi dago Fusarium-en infekzio biotrofikoen etapa (bizi-fasea) erabakigarriari buruz. Onddoak sustraiak zeharkatzen ditu eta azkenean xilema kolonizatzen du, heriotza edo heriotzarik eza eraginez, eta baita bizimodu endofitikoak ere. Beraz, Fusarium eredu bikaina da ostalari anitzeko bateragarritasuna eta immunosupresioa ikertzeko. Lurzoruan dauden landare-patogenoak kontrolatzea oso zaila da, haien iraunkortasun handia eta ostalari-landarera eta ingurunera egokitzeko gaitasun nabarmena direlako.
Lurzoruko fungizida gehienak EBko legeriak debekatuta dituenez, premiazkoa da kontrol-estrategia eraginkorrak, iraunkorrak eta ingurumena errespetatzen dutenak garatzea. Ostalari desberdinetan gaixotasunen garapenaren oinarrian dauden gertaera molekularrak identifikatzeak aspaldiko galderari erantzuten dio: onddo hauek nola hautematen duten ostalariaren sistema baskularra. Hau funtsezko interesekoa da mikrobioen arteko elkarrekintzetan. Nire proposamenaren helburu orokorra F. oxysporum-ek landareak kolonizatzeko ostalari sorta zabala konkistatzeko dituen mekanismoak ulertzea da. Nire hipotesia da patogenoa batez ere ostalari/ez-ostalari fase biotrofikoetan bizi den zelula arteko espazioaren (apoplastoa) hausteak "muineko" patogenizitate-determinatzaileen ekintza-gune gisa balioko duela agronomikoki garrantzitsuak diren laboreen espektro zabal bat kolonizatzeko.
Onddoek eragin suntsitzailea dute gizakien elikaduran eta osasunean. Urtero, onddo patogenoek nekazaritza-galera handiak eragiten dituzte labore-landareetan eta elikagaiak mikotoxina kaltegarriekin kutsatzen dituzte. Fusarium oxysporum lurzoruan zehar hedatzen den onddo patogenoak landareen sustraiak eta ehun baskularra infektatzen ditu, eta 100 labore baino gehiagotan ihartzen diren gaixotasunak eragiten ditu, dikotiledoneoak eta monokotiledoneoak barne. Patogeno honen andui bereziki oldarkor batek, 4. arraza tropikalak, mehatxu egiten die mundu osoko bananen landaketei. Gaur egun, informazio gutxi dago patogeno baskularren infekzio biotrofikoaren etapa erabakigarriari buruz, sustraien sartzetik xilemaren hodien kolonizaziora arte. Fusarium-ek eredu bikaina eskaintzen du infekzioaren hasierako faseekin lotutako zelulen landareen immunitate espezifikoa detektatzeko, egokitzeko eta ezabatzeko moduak ikertzeko. Ostalari-taldeak patogeno honek erabiltzen duen kemiotrofikoki sentitzeko mekanismoari buruzko txostena eman berri du, eta Fusarium-ek lurzoruan hautematen dituen ostalari-landareen seinaleak identifikatu ditu. Gainera, haien lanak onddoen zelula-hormaren birmoldaketan eta landareen zelula-hormaren degradazioan parte hartzen duten entzimen ekintza konbinatu bat agerian utzi zuen, eta horrek patogeno honen birulentzian laguntzen du. Proiektu honetan, F. oxysporum-ek dikotiledoneo bat (Arabidopsis) kolonizatzeko erabiltzen dituen zelula-espezifiko birulentzia-geneak identifikatzea dugu helburu, funtsean ehun baskular-arkitektura desberdina duen monokotiledoneo bat (Banana) kolonizatzeko erabiltzen dituenak. RNA-Seq bikoitza erabiliko dugu laser bidezko mikrodisekzioarekin (LCM) akoplatuta, patogenoan zein landarean bateragarritasun osagai nagusiak identifikatzeko, eta horiek ezinbestekoak dira ihartze-gaixotasuna ezartzeko. Horrek interakzio honetako helburu potentzialak identifikatu eta karakterizatzera eramango du, eta horiek bananen hobekuntza ahaleginetan erresistentzia estrategia berriak garatzeko erabil daitezke. Beraz, proiektu honek onddo batek ostalari sorta zabal bat nola hautematen eta kolonizatzen duen jakiteko oinarrizko ezagutza sustatuko du, eta, aldi berean, laboreak babesteko aukera berriak sortuko ditu zelula mota bakoitzaren bereizmen espezifikoan elkarreragina aztertuz.
Nire MSCA proiektuaren emaitzek sustraien patogenoen kolonizazio estrategiei buruzko ikuspegi berriak sortu dituzte. Fusarium-en bateragarritasuna eragiten duten efektore kontserbatuak identifikatzeak patogenoen bizi-zikloan fase biotrofiko labur baten beharraren oinarrian dauden mekanismo molekularrak hobeto ulertzen lagunduko digu. Gainera, Fusarium bezalako patogenoek landareetan manipulatzen dituzten prozesu apoplastikoak identifikatzeak elkarrekintza molekularrak ulertzeko bide berriak eskainiko ditu eta erresistentziaren garapenean lagunduko du. Oro har, uste dut nire proiektuaren emaitzek ondorio zabalak izango dituztela, onddo patogeno garrantzitsu hauen infekzio asintomatikoen fase erabakigarrien lehen ikuspegia eskaintzen baitute.
Gainera, nire ikerketa artikulu orokorren bidez sustatuz eta ikasleekin Skype bidez Scientist-ekin elkarreraginez, publiko orokorrarengana iritsi ahal izan naiz. Honek plataforma bikaina eman dit nire lana sustatzeko eta nire ikerketa publikoari helarazteko. Era berean, kongresuetan parte hartzeak nire sare profesionala zabaltzeko aukera eman dit, ikertzaile nagusi arrakastatsu izateko aukerak handituz.
- UNIVERSIDAD DE CORDOBA (UCO)
Lotutako proiektuak
