Przystosowania metaboliczne Phytophthora infestans (Mont.) de Bary do stresu nitro-oksydacyjnego
Loading...
Date
2023
Authors
Editor
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Title alternative
Metabolic adjustments of Phytophthora infestans (Mont.) de Bary to nitro-oxidative stress
Abstract
Celem badań była charakterystyka zmian metabolicznych u patogenicznego lęgniowca Phytophthora infestans w odpowiedzi na stres nitro-oksydacyjny indukowany podczas interakcji z mikrośrodowiskiem rośliny-gospodarza i niezależnie środowiskiem wzbogaconym w metal ciężki. Badania prowadzono na dwóch izolatach tj., awirulentnym i wirulentnym względem odmiany ziemniaka Sarpo Mira. W celu indukcji stresu nitro-oksydacyjnego patogen rósł w obecności jonów kadmu (Cd) a aby zaindukować stres nitrozacyjny patogen rósł w obecności donorów reaktywnych form azotu (RFA). Analizy w pierwszym etapie wykazały, że Cd hamował wzrost vr P. infestans, co było skorelowane ze wzmożonym generowaniem reaktywnych form tlenu (RFT) i RFA w strukturach patogena oraz zmianami w puli nitro-oksydacyjnych modyfikacji kwasów nukleinowych i białek. Ponadto dysmutaza ponadtlenkowa i katalaza były zaangażowane w unieczynnianie RFT, a indukowane Cd zmiany nitro-oksydacyjne skutkowały wzrostem patogeniczności vr P. infestans. W kolejnym etapie wykazano, że P. infestans ma wysoki próg tolerancji względem RFA oraz po raz pierwszy u lęgniowców wykazano, że RFA podlegają detoksykacji z udziałem systemu antynitrozacyjnego, obejmującego dioksygenazę tlenku azotu, peroksyredoksynę 2 i reduktazę S-nitrozoglutationu. Wyniki wskazują na wysoką plastyczność P. infestans i przystosowanie metaboliczne do bytowania w niesprzyjających warunkach nitro-oksydacyjnych. Indukcja systemów antyoksydacyjnych i antynitrozacyjnych, umożliwia patogenowi przetrwanie w otoczeniu wzbogaconym w Cd oraz w mikrośrodowisku rośliny-gospodarza.
The aim of the study was to characterize metabolic changes in the pathogenic oomycete Phytophthora infestans in response to the nitro-oxidative stress induced during the interaction with the host plant microenvironment and independently with the heavy metal enriched environment. Experiments were conducted on two isolates i.e. avirulent and virulent in relation to the potato cv Sarpo Mira. To induce the nitro-oxidative stress the pathogen grew in the presence of cadmium (Cd), while to induce nitrosative stress the pathogen grew in the presence of reactive nitrogen species (RNS) donors. The first stage of the study showed that Cd inhibited P. infestans growth what was correlated with enhanced generation of RNS and reactive oxygen species (ROS) in the pathogen structures, as well as changes in the pool of nitro-oxidative modification of nucleic acids and proteins. Moreover, sodium dismutase and catalase were involved in ROS detoxification and Cd-dependent nitro-oxidative changes resulted in increased vr P. infestans pathogenicity. The next part of the study showed that P. infestans has high tolerance threshold to RNS and for the first time in oomycetes it was documented that RNS are deactivated by an anti-nitrosative system including nitric oxide dioxygenase, peroxiredoxin 2 and S-nitrosoglutathione reductase. The obtained results show high plasticity of P. infestans and metabolic adjustment to survive under adverse nitro-oxidative conditions. The induction of anti-oxidative and anti-nitrosative systems allows the pathogen to survive in an environment enriched with Cd and in the host plant microenvironment.
Description
Wydział Biologii
Sponsor
Badania wykonano w ramach:
- projektu finansowanego przez Narodowe Centrum Nauki OPUS 2014/13/B/NZ/02177, tytuł projektu: „Identyfikacja i analiza funkcjonalna zdarzeń metabolicznych zależnych od tlenku azotu u Phytophthora infestans (Mont.) de Bary”,
- Grantu Dziekana Wydziału Biologii UAM, GDWB-09/2019, tytuł projektu: „Ocena stopnia toksyczności kadmu względem Phytophthora infestans (Mont.) de Bary”,
- Paszport do przyszłości – Interdyscyplinarne studia doktoranckie na Wydziale Biologii UAM (POWR.03.02.00-00-I006/17) współfinansowanego ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego w ramach Programu Operacyjnego Wiedza Edukacja Rozwój (PO WER), Osi priorytetowej III Szkolnictwo wyższe dla gospodarki i rozwoju, Działania 3.2 Studia doktoranckie oraz częściowo w ramach projektów finansowanych przez Narodowe Centrum Nauki:
- OPUS 2018/31/B/NZ9/00355, tytuł projektu: „Wpływ tlenku azotu na stan acetylacji białek histonowych u Phytophthora infestans (Mont.) de Bary”,
- PRELUDIUM 2021/41/N/NZ9/01525, tytuł projektu: „Wgląd w mechanizm toksycznego oddziaływania miedzi na Phytophthora infestans - sprawcę zarazy ziemniaka”.
Keywords
stres nitro-oksydacyjny, reaktywne formy tlenu i azotu, kadm, dioksygenaza tlenku azotu, Phytophthora infestan, nitro-oxidative stress, reactive oxygen and nitrogen species, cadmium, nitric oxide dioxygenase, Phytophthora infestans