Bases estructurales del sensado de luz en el fitopatógeno Xanthomonas campestris. Mecanismo de señalización de un bacteriofitocromo a nivel atómico (Comunicación Oral)

LISANDRO H. OTERO; SABRINA FOSCALDI; GIULIANO T. ANTELO; GERMÁN L. ROSANO; SERENA SIRIGU; SEBASTIÁN KLINKE; LUCAS A. DEFELIPE; MAXIMILIANO SÁNCHEZ-LAMAS; GIOVANNI BATTOCCHIO; VALERIA CONFORTE; ADRIAN A. VOJNOV; LEONARD CHAVAS; FERNANDO A. GOLDBAUM; MARÍA A. MROGINSKI; JIMENA RINALDI; HERNÁN R. BONOMI

Rosario

Congreso; VI Reunión GRAFOB; 2022

Grupo Argentino de Fotobiología

Los fitocromos constituyen una amplia familia de proteínas fotorreceptoras que sensan luz roja y del rojo-lejano a través de la unión de una molécula de bilina. Alternan entre dos fotoestados: el Pr, que absorbe luz roja y el Pfr, que absorbe luz del rojo-lejano. Los fitocromos fueron descubiertos inicialmente en plantas, organismos en los que controlan varios aspectos de su desarrollo y su fisiología. Más tarde, fueron identificados en bacterias fotosintéticas y no fotosintéticas incluyendo patógenos. A este tipo de fitocromos se los llama bacteriofitocromos. Los fitocromos poseen un módulo fotosensor (PSM) formado por la tríada de dominios PAS2-GAF-PHY y un módulo de salida (OM) variable.  La luz es sensada por el PSM y luego la señal se propaga hacia el dominio de OM, el cual sufre un cambio alostérico. Este cambio alostérico permite la transducción río abajo de la señal a través de otros componentes celulares. Si bien se han descripto varios aspectos de la percepción de la luz en el PSM, no se conoce cómo ocurre la propagación de la señal y el cambio alostérico. Esto se debe por un lado a que la mayoría de las estructuras de los fitocromos reportadas carecen de sus correspondientes OM y, por otro, a que no se cuenta con suficiente información estructural de una misma molécula en ambos fotoestados Pr y Pfr. Xanthomonas es un género bacteriano constituido principalmente por fitopatógenos que causan muchas enfermedades de relevancia agronómica, como la cancrosis de los cítricos y el tizón bacteriano de los cultivos de arroz y nogal. Muchos cultivos en Argentina se ven afectados por este patógeno, siendo Xanthomonas un gran problema económico para nuestro país. Nuestro grupo identificó a la luz como una señal ambiental clave que modula negativamente la virulencia de Xanthomonas campestris pv. campestris (Xcc) a través de su único bacteriofitocromo (XccBphP), estableciendo que la luz y XccBphB juegan un papel clave en el proceso de infección (Bonomi, HR et al. 2016). XccBphP está compuesta por el PSM en el extremo N-terminal y un dominio PAS9 como OM en el extremo C-terminal. En el laboratorio, hemos resuelto la estructura cristalográfica de XccBphP full-length primero en el estado Pr (Otero, LH et al. 2016) y recientemente en el Pfr (Otero, LH et al. 2021). Se observó a partir de la comparación de ambos fotoestados, que la luz gatilla cambios conformacionales a nivel de la estructura terciaria y cuaternaria muy grandes y no descriptos hasta el momento. En el estado Pr XccBphP es un dímero paralelo con sus OM entrelazados, mientras que en el estado Pfr se forma un dímero antiparalelo con sus OM expuestos y disponibles para interactuar con un partner, aún desconocido. La irradiación con luz roja gatilla el quiebre en el linker que conecta el PSM con el OM en el estado Pr, lo cual genera la desestabilización del dímero paralelo. La alternancia conformacional propuesta fue validada con experimentos en solución.