Análisis de la activación de la vía TOR/S6K de Arabidopsis thaliana por ciclodipéptidos producidos por Pseudomonas aeruginosa

Abstract

Cyclodipeptides (CDPs) are the smallest molecules of peptide origin that can be produced by several organisms such as bacteria, fungi and animals. These molecules have been studied due to their different biological properties such as antibacterial, antifungal, antiviral, anticancer, among others. In the present work, we examine the ability of CDPs produced by the bacterium Pseudomonas aeruginosa to activate the TOR signaling pathway (Rapamycin target) and regulate root architecture in Arabidopsis thaliana. This bacterium is known as an opportunistic human pathogen and a plant pathogen. P. aeruginosa produces four bioactive cyclodipeptides: cycle (L-Pro-L-Leu), cycle (L-Pro-L-Phe), cycle (L-Pro-L-Tyr), and cycle (L-Pro-L- Val). These molecules were able to modulate basic cellular programs not only by activating the auxinic pathway, but by promoting the ribosomal protein kinase S6 (S6K) phosphorylation, a downstream substrate of TOR kinase. The inoculation of Arabidopsis thaliana plants with P. aeruginosa PAO1 (WT) or JM2 (a non-pathogenic strain ΔlasI/Δrhll) or by the exposure of plants to the CDPs mixture, stimulated the primary root growth and promoted the growth of lateral roots by an increasing cell proliferation. Moreover, the use of plants lines affected in TOR expression, the determining role of this pathway in phytostimulation was indicated.

Los ciclodipéptidos (CDPs) son las moléculas de origen peptídico más pequeñas que pueden ser producidas por diversos organismos como bacterias, hongos y animales. Han sido estudiados por sus diferentes propiedades biológicas como antibacterianos, antifúngicos, antivirales, anticancerígenos, entre otros. En el presente trabajo, examinamos la capacidad de los CDPs producidos por la bacteria Pseudomonas aeruginosa de activar la vía de señalización de TOR (blanco de la Rapamicina, por sus siglas en inglés) y regular la arquitectura de la raíz en Arabidopsis thaliana. Esta bacteria es conocida como patógeno oportunista de humanos y patógeno de plantas. P. aeruginosa produce cuatro ciclodipéptidos bioactivos: ciclo(L-Pro-L-Leu), ciclo(L-Pro-L-Phe), ciclo(L-Pro-L-Tyr), and ciclo(L-Pro-L-Val). Estas moléculas fueron capaces de modular los programas celulares básicos no sólo por la activación de la vía auxínica, sino por la promoción de la fosforilación de la cinasa de la proteína ribosomal S6 (S6K), un sustrato río abajo de la cinasa TOR. La inoculación de plantas de Arabidopsis thaliana con P. aeruginosa PAO1 (WT) ó JM2 (cepa no patógena ΔlasI/Δrhll) o por la exposición de plantas a la mezcla de CDPs, estimuló el crecimiento de la raíz primaria y promovió el incremento de raíces laterales por un incremento en la proliferación celular. Mientras que con el uso de plantas de líneas afectadas en la expresión de TOR se indicó el papel determinante de esta vía en la fitoestimulación.