Bakterier twitter til planter
Et internationalt forskerhold forankret på Aarhus Universitet har opdaget, hvordan bælgplanter er i stand til at skelne nyttige og skadelige bakterier fra hinanden. Disse forskningsresultater giver en bedre forståelse for, hvordan planter, dyr og mennesker interagerer med bakterier i deres miljø og forsvarer sig mod skadelige infektioner. Denne viden kan få stor betydning for både fødevareforskning og lægevidenskaben.
Forskernes undersøgelser ændrer forståelsen af kulhydrater som signalmolekyler og er netop offentliggjort i det førende, internationale tidsskrift Nature.
Bælgplanter danner et unikt symbiotisk forhold med bakterier kaldet rhizobium, som de tillader at inficere deres rødder. Dette fører til dannelsen af rodknolde, hvor bakterier omdanner kvælstof fra luften til ammoniak, som planterne bruger til at vokse.
Hidtil har det været et mysterium, præcis hvordan disse planter er i stand til at skelne mellem nyttige og skadelige bakterier. Planterne giver kun de nyttige bakterier adgang til deres rodvæv, mens de blokerer adgangen for de skadelige.
Nu har forskere fra Center for Kulhydratgenkendelse og Signalering (CARB) fra Danmark og New Zealand og deres samarbejdspartnere fra the Complex Carbohydrate Research Center, the University of Georgia, Athens i Georgia, USA, klarlagt, hvordan bælgplanter opfatter og kender forskel på kompatible bakterier baseret på exopolysaccharider, der findes på de invaderende cellers overflader.
Med en tværfaglig tilgang, der omfatter plante- og mikrobiel-genetik, biokemi og kulhydratkemi, har forskerne identificeret det første kendte exopolysaccharid receptorgen, kaldet Epr3. De fandt, at en membranbundet receptorkinase kodet af Epr3-genet binder de exopolysaccharider, der udskilles på bakteriers overflade og tillader gavnlige bakteriernes passage gennem plantens beskyttende ydre cellelag.
Centerleder for CARB, professor Jens Stougaard, udtaler: "Disse banebrydende resultater skyldes et enestående tværfagligt samarbejde, der er muliggjort med Danmarks Grundforskningsfonds støtte til Centres of Excellence."
”Bakterier udskiller et bredt udvalg af polysaccharider, og mange af disse er vigtige for celle-til-celle interaktioner, immunundvigelse, patogenese, biofilmdannelse og kolonisering af økologiske nicher,” fortsætter Jens Stougaard, "og med vores opdagelse af denne vigtige mekanisme, der tillader en værtsorganisme at kende forskel på nyttige bakterier, og dem der forårsager sygdom, er vejen banet for ny spændende forskning inden for en række områder.”
”Mikrobiome studier i planter, dyr og mennesker er nogle af de områder, der vil få gavn af den nye opdagelse. Den mekanisme, der styrer mikrobiota kolonisering af værter, er dårligt belyst, og identifikationen af en exopolysaccharid-receptor vil sandsynligvis inspirere udforskningen af samspillet mellem flercellede organismer og mikrober og åbne nye muligheder,” slutter Jens Stougaard.
Link til den videnskabelige artikel i Nature: Receptor-mediated exopolysaccharide perception controls bacterial infection.
Nature: News and Views: Symbiosis: Receptive to infection.
CARB er et ”centre of excellence” finansieret af Danmarks Grundforskningsfond - med forskere fra Danmark (Aarhus Universitet og Københavns Universitet) og New Zealand (University of Otago). Derudover omfatter samarbejdet forskere fra USA (the Complex Carbohydrate Research Center, the University of Georgia, Athens, Georgia).
Mere information
Professor Jens Stougaard
Institut for Molekylærbiologi og Genetik
Aarhus Universitet
stougaard@mbg.au.dk – Mobil: 60202649