The phytotoxin fusicoccin: a regulator of multiple 14-3-3 targets

The fungal toxin fusicoccin induces plant wilting by affecting ion transport across the plasma membrane of plant cell. The activity of this toxin is so far unknown in humans. In this work, we show that fusicoccin is able to affect the platelet aggregation process. The toxin associates to platelet intracellular binding sites and induces aggregation in platelet-rich plasma in a dose-dependent manner. We identified the adhesion receptor glycoprotein Ib-IX-V as fusicoccin target. The toxin promotes the binding of the regulatory 14-3-3 proteins to glycoprotein Ibα and hampers that to glycoprotein Ibβ subunit. As a result, platelet adhesion to von Willebrand Factor is stimulated, leading to platelet spreading and integrin αIIbβ3 activation. We anticipate our study to be a starting point for future therapeutic use of fusicoccin in genetic bleeding diseases characterized by qualitative or quantitative abnormalities of the platelet membrane adhesion receptors. Furthermore, we demonstrated that fusicoccin action can be widen also to other 14-3-3 clients, provided that a mode III motif with an appropriate C terminal amino acid is present. Results obtained suggest also the rationale for fusicoccin inability to promote 14-3-3 binding to targets with a mode I consensus sequence. In addition, the availability of a large number of fusicoccin derivatives and analogues made possible a detailed analysis of the relationship between activity and chemical structure. The activity of these fusicoccin-related compounds has been tested either in vivo and in vitro.

L’identificazione della fusicoccina come metabolita responsabile degli effetti tossici di Phomopsis amygdali, dovuti alla sua capacità di attivare irreversibilmente l’H+-ATPasi di plasmalemma, ha dato impulso al chiarimento del meccanismo molecolare di azione della tossina. L’H+-ATPasi di plasmalemma è, ad oggi, l’unico bersaglio dell’azione della FC individuato. La mancata identificazione di siti di legame per la FC in batteri, lieviti, funghi e animali ha fatto ritenere che l’azione della tossina fosse quindi ristretta al regno vegetale. In questo lavoro è dimostrata la capacità della fitotossina di influenzare il processo di aggregazione piastrinica. In particolare, da un’analisi, condotta nel nostro laboratorio è stata identificato il recettore piastrinico GPIb-IX-V come possibile bersaglio dell’azione della fusicoccina. Infatti, la tossina è in grado di promuovere il legame delle proteine regolatrici 14-3-3 alla glicoproteina Ibα e di inibire l’associazione con la subunità Ibβ. Da ciò ne risulta la stimolazione dell’adesione piastrinica al fattore di von Willebrand che determina la diffusione piastrinica e l’attivazione delle integrine αIIbβ3. Tali risultati incoraggiano il proseguimento degli studi volti a stabilire se la fusicoccina possa essere utilizzata nella terapia o nella diagnosi di patologie associate alla coagulazione del sangue. Inoltre, questo lavoro pone le basi ad una futura ricerca volta a determinare la possibile applicazione della tossina ad altri complessi 14-3-3/target. Inoltre, la disponibilità di un gran numero di derivati e analoghi della fusicoccina ha reso possibile un’analisi dettagliata della correlazione tra attività e struttura chimica. A tale scopo, è stata saggiata l’attività di questi composti correlati alla fusicoccina in saggi sia in vivo che in vitro.