Efecto de los lipopolisacáridos de Azospirillum baldaniorum Sp245 en la función de la fosfolipasa D y la proteína TOR en plantas de Arabidopsis thaliana

Abstract

Lipopolysaccharides (LPS) are molecules that form part of the outer membrane of Gram-negative bacteria. Their strategic location plays a crucial role in bacterial interactions with other organisms, acting as signaling molecules. The recognition of LPS triggers defense responses in both animals and plants. However, LPS derived from beneficial bacteria have also been shown to promote plant growth. Recently, it was reported that in Arabidopsis thaliana, LPS from the rhizobacterium Azospirillum baldaniorum Sp245 stimulates plant growth and activates the protein kinase TOR (Target of Rapamycin), a key regulator of cell growth and development. Although the upstream elements involved in TOR activation by LPS remain unknown, this study proposed phospholipase D (PLD), an enzyme responsible for hydrolyzing structural phospholipids in the plasma membrane, as a potential mediator of TOR activation by LPS through the production of phosphatidic acid (PA), a second messenger involved in developmental signaling pathways. This study aimed to investigate the effect of lipopolysaccharides from Azospirillum baldaniorum Sp245 on PLD activity and its connection to the TOR signaling pathway during growth promotion in Arabidopsis thaliana. Spectrophotometric analysis of PLD activity in Arabidopsis thaliana revealed that treatment with LPS (100 μg/mL) induced a detectable increase in activity starting at 5 minutes, with the highest levels observed at 30 minutes. Thin-layer chromatography confirmed that LPS-treated seedlings exhibited elevated phosphatidic acid (PA) levels, consistent with increased PLD activity. This LPSinduced PA accumulation was suppressed by 1-butanol, a known PLD inhibitor.

Los lipopolisacáridos (LPS) son moléculas que forman parte de la estructura de la membrana externa de las bacterias Gram negativas. Su ubicación es clave en la interacción de las bacterias con otros organismos, actuando como moléculas de señalización. La percepción de los LPS desencadena respuestas de defensa tanto en animales como en plantas. No obstante, se ha observado que los LPS provenientes de bacterias benéficas participan en la estimulación del crecimiento vegetal. Recientemente, en Arabidopsis thaliana, se reportó que los LPS de la rizobacteria Azospirillum baldaniorum Sp245 estimulan el crecimiento de las plantas y activan a la proteína cinasa TOR (Target Of Rapamycin), la cual regula el crecimiento y el desarrollo celular. Sin embargo, se desconocen los elementos moleculares río arriba que participan en la activación de TOR por los LPS. En esta investigación se propuso a la fosfolipasa D (PLD), una enzima encargada de hidrolizar fosfolípidos estructurales de la membrana plasmática, como un posible mediador de la activación de TOR por los LPS, a través de la producción de ácido fosfatídico (AF), un segundo mensajero que participa en vías de señalización del desarrollo, por lo que el objetivo de este estudio fue investigar el efecto de los lipopolisacáridos de Azospirillum baldaniorum Sp245 en la actividad de la PLD y su conexión con la vía de señalización de TOR en el crecimiento en Arabidopsis thaliana. Un análisis espectrofotométrico reveló que el tratamiento con LPS (100 μg/mL) incrementó la actividad de la PLD en Arabidopsis thaliana a partir de los 5 minutos, siendo más pronunciada a los 30 minutos. La evaluación del contenido de AF mediante cromatografía de capa fina mostró un incremento en su producción en plántulas tratadas con LPS, en concordancia con la actividad de la PLD. La acumulación de AF inducida por LPS fue inhibida por 1-butanol, un inhibidor conocido de la PLD.