Ανάλυση βακτηριακών γονιδιωμάτων και εκκρινόμενων πρωτεϊνικών τελεστών για την μελέτη των μοριακών μηχανισμών παθογένειας της Ξανθομονάδας

Abstract

Intensive research during the past years has been made to elucidate the molecular mechanisms of pathogens' interaction with their hosts, in plant disease. The research focuses both on understanding of basic pathogenic mechanisms of microorganisms and on the host responses, developed as a counter-defense. Sequencing of more bacterial genomes in the last five years leads to a better understanding in depth of the molecular mechanisms of host-pathogen interactions.This doctoral dissertation is divided in two chapters. In the first and more extended chapter of this work, new interactions between bacterial pathogens and their potential host targets are presented. Furthermore, the results of the analysis of a pair of interaction are shown. In particular, we show that the exocyst component EXO70B1 of Arabidopsis thaliana is a specific target of XopP, which is a conserved type-III effector of Xanthomonas campestris pv. campestris. Next, our findings regarding the virulence mechanisms of XccXopP are analyzed in depth. This effector appears to suppress the host’s basal defense (PTI), through interacting with various members of the exocyst complex, without activating the host’s specific defense (ETI).The second chapter presents the results of full-genome sequencing of three type strains bacteria of genus Xanthomonas. Specifically, the characteristics found in the genomes of Xanthomonas oryzae pv. oryzicola, Xanthomonas hortorum pv. hederae and Xanthomonas citri subsp. malvacearum are shown. All three sequenced bacteria appear to encode for most of the conserved type-III effectors, as well as structural and secreted proteins of the secretory apparatuses of type I, II, IV and VI.

Τα τελευταία χρόνια γίνονται εντατικές προσπάθειες για την κατανόηση των μοριακών μηχανισμών αλληλεπίδρασης των παθογόνων με τους ξενιστές τους. Οι προσπάθειες αυτές εστιάζουν τόσο στη διαλεύκανση των μηχανισμών παθογένειας των μικροοργανισμών, όσο και στους μηχανισμούς άμυνας που έχουν αναπτύξει οι οργανισμοί – ξενιστές τους. Όσον αφορά στα βακτηριακά παθογόνα, η αλληλούχιση ολοένα και περισσότερων γονιδιωμάτων την τελευταία πενταετία οδηγεί στην καλύτερη κατανόηση των βασικών και εξειδικευμένων μηχανισμών παθογένειας που αυτά φέρουν.Η παρούσα Διδακτορική Διατριβή χωρίζεται σε δυο κεφάλαια. Στο πρώτο μέρος της παρούσας εργασίας παρουσιάζεται η εύρεση νέων αλληλεπιδράσεων μεταξύ των τελεστών παθογένειας βακτηρίων και των πιθανών στόχων τους στον ξενιστή. Ακολουθούν τα αποτελέσματα της ανάλυση ενός ζεύγους αλληλεπίδρασης, του βακτηριακού συντηρημένου τελεστή XopP της Xanthomonas campestris παθότυπου campestris και του παράγοντα EXO70B1 του συμπλέγματος εξωκύττωσης του Arabidopsis thaliana, η οποία φαίνεται ότι είναι ειδική και ισχυρή. Στη συνέχεια, αναλύονται τα ευρήματά μας, όσον αφορά το μηχανισμό παθογένειας του XccXopP. Ο συγκεκριμένος τελεστής φαίνεται πως προκαλεί την καταστολή της βασικής άμυνας του ξενιστή του, μέσω αλληλεπίδρασης με διάφορα μέλη του συμπλόκου εξωκύττωσης, χωρίς να ενεργοποιεί την ειδική άμυνα του ξενιστή.Στο δεύτερο κεφάλαιο, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα από την αλληλούχιση του γονιδιώματος τριών ειδών της ξανθομονάδας, αντιπροσωπευτικών για το είδος τους. Συγκεκριμένα, αναλύονται τα χαρακτηριστικά που ευρέθησαν από τα γονιδιώματα των Xanthomonas oryzae παθότυπο oryzicola, Xanthomonas hortorum παθότυπο hederae και Xanthomonas citri υποείδος malvacearum. Φαίνεται πως και τα τρία βακτήρια αυτά, διαθέτουν αρκετούς από τους συντηρημένους τελεστές, που εκκρίνονται από το εκκριτικό σύστημα τύπου ΙΙΙ, καθώς επίσης και δομικές και εκκρινόμενες πρωτεΐνες των εκκριτικών συστημάτων τύπου Ι, ΙΙ, IV και VI.