Η ομάδα Μοριακής Μικροβιολογίας του τμήματος Βιολογίας και του Ινστιτούτου Μοριακής Βιολογίας και Βιοτεχνολογίας του Ιδρύματος Τεχνολογίας και Έρευνας αποκαλύπτει νέα στοιχεία για το παθογόνο καραντίνας Xylella fastidiosa που προκαλεί δραματικές επιπτώσεις σε οικονομικά σημαντικές καλλιέργειες σε όλο τον κόσμο (σε ελιά, αμπέλι, εσπεριδοειδή, κ.α.).Το βακτήριο Xylella fastidiosa είναι ένα πολύ επικίνδυνο βακτήριο που προσβάλλει πληθώρα φυτικών ειδών και προκαλεί θανατηφόρες ασθένειες, σε μία σειρά από οικονομικώς σημαντικά καλλιεργούμενα είδη.
Μεταδίδεται αποκλειστικά από έντομα και διασπείρεται διαμέσου των χυμών των ξυλωδών κυττάρων. Αποτελεί ένα από τα σοβαρότερα παθογόνα καραντίνας που απειλεί την παγκόσμια επισιτιστική ασφάλεια.Η Xylella θεωρείται ως ένας από τους κυριότερους βιολογικούς εχθρούς της ελιάς, της αμπέλου, των εσπεριδοειδών, και άλλων σημαντικών ειδών. Στην Ευρώπη αναγνωρίστηκε, για πρώτη φορά, από τις Ιταλικές φυτοϋγειονομικές αρχές στην επαρχία της Απουλίας στην Ιταλία το 2013, όπου έχει πλήξει ανεπανόρθωτα την ελαιοκαλλιέργεια. Προς το παρόν δεν έχει εμφανιστεί στην Ελλάδα!
Η ερευνητική ομάδα
Μέχρι σήμερα παραμένει άγνωστος ο τρόπος με τον οποίο το βακτήριο κατορθώνει να μολύνει έναν τόσο μεγάλο αριθμό φυτικών ειδών, παρακάμπτοντας ταυτόχρονα τους μηχανισμούς άμυνας των ειδών που προσβάλλει. Τα μολυσμένα φυτά μπορεί να παραμένουν χωρίς συμπτώματα για μεγάλα χρονικά διαστήματα, πράγμα που δυσχεραίνει την ανίχνευση του παθογόνου από τις φυτοϋγειονομικές αρχές των χωρών της ΕΕ. Κατά την ενεργοποίησή του προκαλεί εκτεταμένες βλάβες και δραματικές αλλαγές στους φυτικούς ιστούς που με την πάροδο του χρόνου νεκρώνονται.
Πρόσφατη έρευνα στο τμήμα Βιολογίας του Πανεπιστημίου Κρήτης, οδήγησε στην ανακάλυψη και τη μελέτη νέων παραγόντων παθογένειας της Xylella, καθώς και στην ανίχνευση μηχανισμών ανθεκτικότητας, μέσω του κυτταρικού θανάτου σε διάφορους οργανισμούς μοντέλα, στο εργαστήριο. Χρησιμοποιώντας μεθόδους γονιδιωματικής εξόρυξης, γενετικής μηχανικής και πρωτεϊνικής βιοτεχνολογίας, οι ερευνητές εντόπισαν στο γονιδίωμα της Xylella, 19 νέες πρωτεΐνες που σχετίζονται με την παθογένεια του βακτηρίου. Η ομάδα μελέτησε τον πιθανό ρόλο των πρωτεϊνών αυτών, τόσο στην επαγωγή της παθογένειας, όσο και στην αναγνώρισή το βακτηρίου από τους μηχανισμούς άμυνας διαφόρων φυτικών μοντέλων.
Όπως αναφέρει ο επικεφαλής της επιστημονικής ομάδας, καθηγητής κ Παναγιώτης Σαρρής: «διαπιστώσαμε ότι οι πρωτεΐνες αυτές της Xylella είναι ικανές να προκαλέσουν την επαγωγή προγραμματισμένου κυτταρικού θανάτου, μετά από ενεργοποίηση της άμυνας σε κάποια φυτικά είδη. Αυτό υποδεικνύει την ύπαρξη νέων μηχανισμών ανθεκτικότητας στους ξενιστές αυτούς. Οι υπό μελέτη πρωτεΐνες παθογένειας της Xylella εντάσσονται σε διαφορετικές ομάδες ενζύμων (π.χ. αναστολείς Υδρολάσης, Πρωτεάσες Σερίνης, Τρανσφεράσες μετάλλων, κ.α.).
Ο κ. Σαρρής συνεχίζει: «Τα ευρήματα της μελέτης μας αποτελούν ένα σημαντικό βήμα προς την κατανόηση των μηχανισμών προσαρμογής του βακτηρίου Xylella σε ευαίσθητους ξενιστές, αλλά και της ενεργοποίησης της άμυνας στους ανθεκτικούς ξενιστές. Τα αποτελέσματα μας αναμένεται να δημιουργήσουν νέες προσεγγίσεις στην αντιμετώπιση αυτού του σημαντικού παθογόνου μικροοργανισμού, ρίχνοντας φως στις μοριακές διαδικασίες τόσο της μικροβιακής παθογένειας όσο και του εντοπισμού και μελέτης νέων πηγών ανθεκτικότητας για την Xylella».
Στην έρευνα συμμετείχαν οι ερευνητές του τμήματος Βιολογίας του Πανεπιστημίου Κρήτης και του ΙΜΒΒ-ΙΤΕ: Ματθαίος Σερτεδάκης (μεταπτυχιακός φοιτητής), Κωνσταντίνος Κωτσαρίδης (υποψήφιος διδάκτωρ) και Δήμητρα Τσακίρη (υποψήφια διδάκτωρ), μαζί με τον επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας καθ. Παναγιώτη Σαρρή, σε συνεργασία με τον καθ. Βαρδή Ντουκάκη (Πανεπιστήμιο του Warwick της Μ. Βρετανίας), με τη συνδρομή των Δρ. Γλυκερία Μέρμηγκα (ΙΜΒΒ-ΙΤΕ) και Dr. Ana Dominguez-Ferreras (Warwick, UK).
Τα αποτελέσματα της έρευνας δημοσιεύτηκαν πρόσφατα στο έγκριτο περιοδικό Molecular Plant Pathology:
(https://bsppjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/mpp.13147 ).
Πρόβλεψη των πρωτεϊνικών δομών και επαγωγής προγραμματισμένου κυτταρικού θανάτου (ΠΚΘ) επιλεγμένων νέων πρωτεϊνών παθογένειας της Xylella fastidiosa. Οι 9 από τις 19 πρωτεΐνες που παρουσιάζονται εδώ προκάλεσαν ΠΚΘ σε εργαστηριακά φυτικά μοντέλα που εκφράστηκαν. Τα χρώματα στις πρωτεϊνικές δομές υποδηλώνουν τον προσανατολισμό των πρωτεϊνών (Μπλε: Ν-άκρο, Κόκκινο: C-άκρο) ενώ στις μπάρες υποδηλώνουν την ένταση του ΠΚΘ.
(a-b) Υδρολάση/Εστεράση, (c-f) Υδρολάση και (g-i) Ζωνική Αποφρακτική Τοξίνη. H οπτικοποίηση των δομών έγινε με Pymol v2.3.1.