Kasvitauteja aiheuttavien gram-positiivisten bakteerien molekyylitason tautimekanismien selvitys: Clavibacter michiganensis subsp. sepedonicus -lajin virulenssitekijät

Clavibacter michiganensis subsp. sepedonicus (Cms) on gram-positiivinen bakteeri, joka on läheistä sukua mykobakteereille ja streptomykeeteille. Se on kasvipatogeeni, joka aiheuttaa perunan vaalean rengasmädän. Tämä kasvitauti aiheuttaa huomattavia taloudellisia menetyksiä eri puolilla Eurooppaa huolimatta jatkuvista ponnisteluista taudin hävittämiseksi. Tutkimusprojektimme päämääränä on selvittää molekyylitasolla Cms-bakteerin virulenssitekijät. Cms-bakteeri tuottaa erittyvää sellulaasi-entsyymiä, jota kutsumme CelA:ksi. Tutkimusryhmämme on kloonannut ja sekvensoinut geenin, joka koodaa sellulaasi CelA:ta. Mutantit bakteerikannat, jotka eivät tuota sellulaasia, ovat vain hyvin heikosti virulentteja. Virulenssi voidaan kuitenkin osittain palauttaa siirtämällä mutantteihin bakteereihin kyseinen sellulaasigeeni. Tällä voidaan osoittaa sellulaasin olevan Cms:lle tärkeä virulenssitekijä. Kyseisen entsyymin rakenne poikkeaa merkittävästi aikaisemmin kuvatuista sellulaaseista aminohapposekvenssin perusteella. Sellulaasit ovat yleensä monidomeenisia proteiineja, joiden katalyyttinen domeeni ja selluloosaan sitoutuva domeeni ovat toisistaan erillään. Olemme huomanneet, että Cms:n sellulaasilla (CelA:lla) on näiden kahden domeenin lisäksi kolmas domeeni (dom3), jonka kaltaista ei ole aikaisemmin kuvattu sellulaasien yhteydessä. Tämän domeenin peptidisekvenssissä on yhteneväisyyttä ekspansiineiksi kutsuttujen kasviproteiinien kanssa. Ekspansiinit ovat kasvien solunseinän proteiineja, jotka tunkeutuvat selluloosakuitujen mikrofibrillien väliin saaden nämä liukumaan toistensa lomitse, kun solunseinä kasvaa. Tämän perusteella on mahdollista, että myös CelA:n dom3 osallistuu solunseinän selluloosakuitujen fibrillien avaamiseen. Sellulaasi-tutkimusten lisäksi olemme osoittaneet, että patogeeniset Cms-kannat tuottavat proteiinia tai proteiineja, joka/jotka aiheuttavat saastutuksen jälkeen tupakalla hypersensitiivisen reaktion (HR). Yksi tällainen proteiini on jo puhdistettu ja olemme parhaillaan eristämässä sitä koodaavaa geeniä. Useilla gram-negatiivisilla kasvipatogeeneillä on HR-indusoreja (harpiineja), joita koodataan hrp-geeniryhmissä (hypersensitive response and pathogenicity -lokus). hrp-geenien tuotteet muodostavat nk. III-tyypin erityskoneiston, joka esiintyy sekä eläin- että kasvipatogeeneissä ja erittää virulenssitekijät suoraan isäntäsolun sisälle. Koska tuloksemme osoittavat, että Cms sekä tuottaa että erittää HR:ta indusoivaa proteiinia, on mahdollista, että myös se sisältää hrp-geeniryhmä