Agrobacterium tumefaciens

***Agrobacterium tumefaciens*** (á que recentemente se lle cambiou o nome a ***Rhizobium radiobacter***) é unha especie bacteriana que causa a formación de tumores nunhas 140 especies de plantas eudicotiledóneas. Ten forma de bacilo, é gramnegativa e vive no solo. chamado plásmido Ti, que se incorpora de xeito semialeatorio no xenoma da planta.

*A. tumefaciens* é unha alfaproteobacteria da familia Rhizobiaceae, na que se inclúen tamén os simbiontes de legumes fixadores de nitróxeno. A diferenza dos simbiontes fixadores de nitróxeno, as especies de *Agrobacterium* que producen tumores son patóxenas e non benefician en absoluto á planta. A ampla variedade de plantas afectadas por *Agrobacterium* fai que esta bacteria sexa unha importante preocupación para a agricultura. Economicamente, *A. tumefaciens* é un importante patóxeno das nogueiras, vides, *Prunus*, remolachas, ravos picantes (*Armoracia rusticana*), e ruibarbos.

## Conxugación 
Para ser virulenta, esta bacteria debe conter un plásmido indutor de tumores (plásmido Ti ou pTi), de 200 kb, que contén o ADN-T (o ADN que se transfire) e todos os xenes necesarios para transferilo á célula da planta. Moitas cepas de *A. tumefaciens* non conteñen o pTi.

Como o plásmido Ti é esencial para causar enfermidades na planta, os eventos de prepenetración que teñen lugar an rizosfera promoven a conxugación bacteriana, na que as bacterias intercambian plásmidos entre elas. En presenza de substancias chamadas opinas, *A. tumefaciens* produce un sinal de conxugación difusible chamado 30C8HSL ou autoindutor de *Agrobacterium*. Este activa o factor de transcrición TraR, regulando positivamente a transcrición dos xenes necesarios para a conxugación.

## Método de infección 
*A. tumefaciens* infecta a planta por medio dos seus plásmidos Ti. O plásmido Ti integra un segmento do seu ADN, chamado ADN-T, no ADN dun cromosoma da célula hóspede da planta. *A. tumefaciens* ten flaxelos que lle permiten nadar polo solo dirixíndose a onde hai moléculas producidas na fotosíntese (fotoasimilados) que se acumulan na rizosfera arredor das raíces. Algunhas cepas poden moverse quimiotacticamente cara aos exsudados químicos das plantas, como a acetosiringona e azucres. A acetosiringona é recoñecida pola proteína VirA, unha proteína transmembrana codificada no xene virA do plásmido Ti. Os azucres son recoñecidos pola proteína chvE, unha proteína codificada no cromosoma da bacteria presente no espazo periplásmico.

Para a indución de tumores cómpren polo menos 25 xenes vir do plásmido Ti. Ademais do seu papel de percepción de compostos, virA e chvE inducen outros xenes vir. A proteína virA ten actividade de autoquinase, xa que se autofosforila nun residuo de histidina. Despois, a proteína virA fosforila a proteína virG no seu residuo aspartato. A proteína virG é unha proteína citoplasmática producida a partir do xene virG do plásmido Ti. É un factor de transcrición, que induce a transcrición dos operóns vir. A proteína chvE regula o segundo mecanismo da activación dos xenes vir. Incrementa a sensibilidade da proteína VirA a compostos fenólicos.
* Acetosiringona e outros compostos fenólicos.
* Alfa-hidroxiacetosiringona.
* Catecol.
* Ácido ferúlico.
* Ácido gálico.
* Ácido p-hidroxibenzoico.
* Ácido protocatechuico.
* Ácido pirogálico.
* Ácido resorcílico.
* Ácido sinapínico.
* Ácido sirínxico.
* Vanillina.

### Formación do pilus T 
Para transferir o ADN-T á célula da planta, *A. tumefaciens* utiliza un mecanismo de secreción de tipo IV, no que se ten que orixinar un pilus T. Cando se detecta a acetosiringona e outras substancias, desencadéase unha transdución de sinais que activa a expresión de 11 xenes situados no operón VirB, os cales son responsables da formación do pilus T.

Primeiramente, fórmase a pro-pilina, que é un polipéptido de 121 aminoácidos que debe ser procesado eliminándolle 47 residuos para así formar unha subunidade de pilus T. A subunidade circularízase ao formarse un enlace peptídico entre os dous extremos do polipéptido.

Os produtos dos outros xenes VirB utilízanse para transferir as subunidades a través da membrana plasmática. Estudos feitos en sistemas de dobre híbrido en lévedos proporcionaron probas de que VirB6, VirB7, VirB8, VirB9 e VirB10 poden codificar compoñentes do transportador. Cómpre tamén a actuación dunha ATPase para o transporte activo das subunidades.

### Transferencia do ADN-T á célula da planta 
miniatura|300px|dereita|A: *Agrobacterium tumefaciens*
B: Xenoma de Agrobacterium  C: Plásmido Ti
: a: ADN-T
, b: Xenes Vir
, c: Orixe de replicación
, d: Xenes para o catabolismo de opinas
D: Célula da planta
E: Mitocondria
F: Cloroplasto
G: Núcleo
O ADN-T debe ser cortado e escindido do plásmido circular. O complexo VirD1/D2 fai un corte no ADN nas secuencias dos extremos esquerdo e dereito do ADN-T. A proteína VirD2 únese covalentemente ao extremo 5'. A VirD2 contén un motivo que fai que o complexo nucleoproteico se una ao sistema de secreción de tipo IV (T4SS).

No citoplasma da célula receptora, o complexo ADN-T queda cuberto por proteínas VirE2, as cales son exportadas a través do sistema T4SS independentemente do complexo ADN-T.
Uns sinais de localización nuclear (NLS), localizados no VirE2 e VirD2, son recoñecidos pola proteína importina alfa, a cal despois se asocia coa importina beta e co complexo do poro nuclear para transferir o ADN-T ao interior do núcleo. O VIP1 tamén parece ser unha proteína importante no proceso, que posiblemente actúa como un adaptador para traer a VirE2 á importina. Unha vez dentro do núcleo, a VIP2 pode levar o ADN-T a áreas da cromatina que están sendo transcritas activamente, para que así o ADN-T poida integrarse no xenoma do hóspede.

## Xenes do ADN-T 
### Hormonas 
Para causar a formación dun tumor na planta, o ADN-T codifica xenes para a produción das hormonas auxinaa (xeralmente ácido indol-3-acético) por medio da vía IAM. Esta vía biosintética non é a utilizada por moitas plantas para a produción de auxina, polo que isto significa que a planta non ten ningunha maneira molecular de regulala e a auxina prodúcese de forma continua (constitutivamente). Tamén se expresan os xenes para a produción de citocininas. Isto estimula a proliferación celular e a formación do tumor.

### Opinas 
O ADN-T contén xenes que codifican encimas que causa que a planta produza derivados de aminoácidos especializados que a bacteria pode metabolizar, chamadas opinas. As opinas son unha clase de compostos químicos que serven como fonte de nitróxeno para *A. tumefaciens*, pero non para a maioría dos demais organismos. O tipo específico de opina producido polas plantas infectadas por *A. tumefaciens* C58 é a nopalina.

Secuenciáronse completamente dous plásmidos Ti de tipo nopalina, que son: pTi-SAKURA e pTiC58. *A. tumefaciens* C58 foi o primeiro patovar secuenciado totalmente, e foi illado por primeira vez dos tumores das cereixeiras. O xenoma foi secuenciado simultaneamente por Goodner *et al.* e Wood *et al.* en 2001. O xenoma de *A. tumefaciens* C58 consta dun cromosoma circular, dous plásmidos, e un cromosoma linear. A presenza dun cromosoma circular pechado por enlaces covalentes é o normal nas bacterias, con poucas excepcións. Porén, a presenza á vez dun cromosoma circular e outro lineal é exclusiva dun grupo deste xénero. Os dous plásmidos son pTiC58, responsable dos procesos implicados na virulencia, e o pAtC58, denominado o plásmido "críptico". Se o plásmido pTi é eliminado, non se produce o crecemento do tumor, que é a característica para clasificar esta especie de bacterias.

## Aplicacións biotecnolóxicas 
miniatura|Plantas que foron transformadas usando *Agrobacterium*.
A capacidade de transmisión de ADN de *Agrobacterium* foi exhaustivamente explorado en biotecnoloxía como un medio para inserir xenes alleos en plantas. Marc Van Montagu e Jeff Schell, (da Universidade de Gante e Plant Genetic Systems, Bélxica) descubriron o mecaismo de transferencia entre *Agrobacterium* e plantas, o cal deu lugar ao desenvolvemento de métodos para alterar a bacteria xerando un sistema de traspaso do xene para modificar plantas por enxeñaría xenética. O ADN-T de plásmidos que se transfire á planta é un vehículo ideal para o seu uso en enxeñaría xenética. Isto faise clonando a secuencia do xene desexado no ADN-T que se inserirá no ADN do hóspede. Este proceso realizouse usando o xene da luciferase do vagalume para producir un resplandor na planta. Esta produción de luminescencia foi unha ferramenta útil no estudo da función do cloroplasto da planta e como xene reporteiro. É tamén posible transformar a planta *Arabidopsis thaliana* mergullando as súas flores nun caldo de *Agrobacterium*; deste xeito, as sementes producidas nas flores serán transxénicas. Baixo as condicións de laboratorio, o ADN-T foi tamén transferido a células humanas, demostrando a versatilidade das aplicacións da inserción.

O mecanismo polo cal *Agrobacterium* insire materiais na célula hóspede por un sistema de secreción de tipo IV é moi similar aos mecanismos usados polos patóxenos para inserir materiais (xeralmente proteínas) en células humanas por secreción de tipo III. Tamén emprega un tipo de sinalización conservado en moitas bacterias gramnegativas chamado percepción do quórum. Isto fai que *Agrobacterium* sexa tamén un importante obxecto de estudo na investigación médica.

## Notas 
* Dickinson, M. (2003). *Molecular Plant Pathology*. BIOS Scientific Publishers.
* 

## Véxase tamén 
### Outras lectruras 
### Ligazóns externas 
* Páxina do xenoma de *Agrobacterium tumefacien* C58&nbsp;— secuenciado por Cereon Genomics/Universidade de Richmond
* Páxina do xenoma de *Agrobacterium tumefacien* C58&nbsp;— secuenciado por DuPont/Universidade de Washington/Universidade de Campinas