Estudio de la participación de las N-acil-L-homoserina lactonas y ciclodipéptidos en la regulación del desarrollo vegetal por bacterias del género Pseudomonas

Abstract

Microorganisms and their host eukaryotes communicate through multiple and varied chemical signals. Both groups of organisms constantly compete for the resources of the environment, so that during the interactions between plants and bacteria, the existing recognition can lead to events of pathogenesis or symbiosis. Auxins, including indole-3-acetic acid (AIA), are hormones involved in plant growth and development. The production of these compounds is not exclusive to plant tissues, since many bacterial species are characterized by the production of such substances, however, to date it is unknown how auxins, or related molecules, affect bacterial physiology. Gram-negative bacteria regulate cell proliferation and gene expression through the production of N-acyl-L-homoserine lactones (AHLs) in a process called quorum-sensing (QS). There is a very wide range of AHLs with variations in fatty acid length. Compounds of different chemical structure have also been described that mimic the action of AHLs, among which are several cyclodipeptides (CDP's) and their derivatives diketopiperazines (DCPs). Previous studies have shown that plants can perceive AHLs by modulating root architecture and defense responses. However, this information is supported by pharmacological studies, there is no genetic or molecular evidence to help elucidate how the modular compounds of SQ affect the interactions between Gram negative bacteria and plants. In order to obtain information about this, an in vitro system was established to characterize the interaction of Pseudomonas aeruginosa-Arabidopsis thaliana and to determine its impact on plant growth, as well as to penetrate the molecular mechanisms involved.

Los microorganismos y sus huéspedes eucariontes se comunican a través de múltiples y variadas señales químicas. Ambos grupos de organismos compiten constantemente por los recursos del ambiente, de tal forma que durante las interacciones que se establecen entre plantas y bacterias, el reconocimiento existente puede conducir a eventos de patogénesis o simbiosis. Las auxinas, incluyendo el ácido indol-3-acético (AIA), son hormonas que participan en el crecimiento y desarrollo en las plantas. La producción de estos compuestos no es exclusiva de los tejidos vegetales, ya que muchas especies bacterianas se caracterizan por la producción de tales substancias, sin embargo, hasta la fecha se desconoce como las auxinas, o moléculas relacionadas, afectan la fisiología bacteriana. Las bacterias Gram-negativas regulan la proliferación celular y la expresión genética través de la producción de N-acil-L-homoserina lactonas (AHLs) en un proceso denominado “quorum-sensing” (QS, por sus siglas en inglés). Existe una gama muy amplia de AHLs con variaciones en la longitud del ácido graso. También se han descrito compuestos de estructura química diferente que mimetizan la acción de las AHLs, entre las que se encuentran diversos ciclodipeptidos (CDP´s) y sus derivados las dicetopiperazinas (DCPs). Estudios previos demostraron que las plantas pueden percibir a las AHLs modulando la arquitectura radicular y las respuestas de defensa. No obstante, esta información es sustentada en estudios farmacológicos, se carecen de evidencias genéticas o moleculares que contribuyan a elucidar cómo los compuestos modulares del QS afectan las interacciones entre bacterias Gram negativas y plantas. Para obtener información al respecto, en este trabajo se estableció un sistema in vitro para caracterizar la interacción de Pseudomonas aeruginosa-Arabidopsis thaliana y determinar su impacto en el crecimiento vegetal, así como incursionar en los mecanismos moleculares involucrados.