Up-regulation and localization of asparagine synthetase in tomato leaves infected by the bacterial pathogen Pseudomonas syringae
- F. Olea
- A. Pérez-García
- F. R. Cantón
- M. E. Rivera
- R. Cañas
- C. Ávila
- F. M. Cazorla
- F. M. Cánovas
- A. Vicente
Resumo
O metabolismo do nitrogênio é um aspecto do metabolismo básico que ainda é bastante desconhecido no campo das interações planta-patógeno. As evidências derivadas de estudos anteriores realizados em nosso laboratório sugerem fortemente que, durante a patogênese microbiana, ocorre um importante processo de mobilização de nitrogênio nos tecidos doentes. Aqui, descrevemos o padrão de expressão da asparagina sintetase (AS; EC 6.3.5.4) em folhas de tomate infectadas pelo patógeno bacteriano Pseudomonas syringae pv. tomato. Usando uma sonda homóloga de cDNA da AS isolada por RT-PCR de folhas infectadas, observamos uma indução de alto nível da expressão da AS durante o curso da infecção. Concomitantemente, um único polipeptídeo AS também se acumulou em resposta à infecção bacteriana. Além disso, a análise imuno-histoquímica do AS nas folhas infectadas revelou uma forte imunomarcação nas células do floema dos principais feixes vasculares e nas veias secundárias da lâmina foliar. Esses dados estão correlacionados com aqueles relatados anteriormente para a expressão de uma isoforma citosólica da glutamina sintetase (GS1) também induzida durante o desenvolvimento do processo infeccioso. Em conjunto, nossos resultados sugerem a existência de uma via GS1/AS que representa uma rota metabólica para a transferência de amônio liberado do catabolismo de proteínas para a asparagina, um aminoácido que pode ter um papel importante na mobilização de nitrogênio dos tecidos doentes.
Abstract
Nitrogen metabolism is one aspect of basic metabolism, which is still quite unknown in the field of plant–pathogen interactions. Evidence derived from previous studies conducted in our laboratory strongly suggests that during microbial pathogenesis an important nitrogen mobilization process takes place in diseased tissues. Here we describe the expression pattern of asparagine synthetase (AS; EC 6.3.5.4) in tomato leaves infected by the bacterial pathogen Pseudomonas syringae pv. tomato. Using an homologous AS cDNA probe isolated by RT-PCR from infected leaves, we have observed a high level induction of AS expression during the course of infection. Concomitantly, a single AS polypeptide also accumulated in response to bacterial infection. Furthermore, immunohistochemical analysis of AS in infected leaves revealed a strong immunostaining in phloem cells of the main vascular bundles and in secondary veins of the leaf blade. These data correlate with those previously reported for expression of a cytosolic isoform of glutamine synthetase (GS1) also induced during development of the infectious process. Taken together, our results suggest the existence of a GS1/AS pathway representing a metabolic route for transferring ammonium released from protein catabolism into asparagine, an amino acid that may have a major role in nitrogen mobilization from diseased tissues.
