Biologia molecular do processo de infecção por Agrobacterium spp.

Abstract

Agrobacterium tumefaciens é o agente causal da galha-da-coroa, doença que afeta a maioria das plantas dicotiledôneas e caracteriza-se pelo crescimento de tumores na junção entre o caule e a raiz (coroa). A formação desses tumores é o resultado de um processo natural de transferência de genes de Agrobacterium spp. para o genoma da planta infetada. Esses genes estão contidos em um plasmídio de alto peso molecular (120 a 250 kb), denominado Ti ("tumor inducing"), presente em todas as linhagens patogênicas de Agrobacterium spp. Duas regiões do plasmídio Ti estão diretamente envolvidas na indução do tumor: a região-T, que corresponde ao segmento de DNA transferido para a célula vegetal, e a região de virulência (região vir), que contém genes envolvidos na síntese de proteínas responsáveis pelo processo de transferência da região-T. Esta região, uma vez transferida e integrada no genoma da célula vegetal, passa a ser denominada de T-DNA ("transferred DNA"). Os genes presentes no T-DNA codificam enzimas envolvidas na via de biossíntese de reguladores de crescimento, auxinas e citocininas. A síntese desses reguladores pelas células transformadas causa um desbalanço hormonal, levando à formação do tumor no local da infecção. Outro grupo de genes presentes no T-DNA codifica enzimas responsáveis pela síntese de opinas, que são catabolisadas especificamente pela bactéria colonizadora, como fonte de nutrientes. O conhecimento preliminar das bases moleculares envolvidas no processo de infecção de uma planta hospedeira por Agrobacterium spp., permitiu a utilização desta bactéria como vetor natural de transformação genética de plantas.Agrobacterium tumefaciens is the causal agent of crown gall disease that affects most dicotyledonous plants and is characterized by growth of tumors in the region between the plant stem and root (crown). The development of tumors is the result of a natural transfer process of Agrobacterium spp. genes to the genome of the infected plant. These genes are found on a high molecular weight plasmid denominated Ti (tumor inducing), present in all pathogenic Agrobacterium spp. strains. Two Ti plasmid regions are directly involved in tumor induction. The T-region, which corresponds to the segment of transferred DNA to the plant cells, and the virulence (vir) region, which contains genes involved in the synthesis of proteins required for T-region transfer. This region, when transferred and integrated to the plant cell genome, is called T-DNA (transferred DNA). The genes present in T-DNA encode enzymes involved in the biosynthesis of plant growth regulators, auxin and cytokinin. The synthesis of these regulators by transformed cells results in a hormonal inbalance, leading to the development of tumors where the infection took place. Another group of genes present in T-DNA encodes enzymes required for opine synthesis, which are specifically catabolised by the colonizing bacterium as the source of nutrients. Preliminary knowledge of the molecular basis involved in the infection process of the host plant by Agrobacterium spp. allowed the use of this bacterium as a natural vector for plant genetic transformation.