Moléculas sinalizadoras de defesa de plantas

X Proteínas alternativas da cadeia

respiratória de fungosAluna: Daniela Paula de Toledo Thomazella

Orientador: Prof. Dr. Gonçalo Amarante Guimarães Pereira

Co-orientadora: Dra. Johana Rincones Pérez

Moléculas sinalizadoras de defesa nas interações planta-patógeno

Interações planta-patógeno

Incompatíveis Compatíveis

Resposta de Hipersensibilidade: Produção de Óxido Nítrico (NO), Peróxido de Hidrogênio (H2O2) e Ácido salicílico

Introdução

Óxido Nítrico

A molécula Óxido Nítrico (NO) é um radical gasoso, que se difunde facilmente através de membranas

Importante molécula sinalizadora em plantas e animais (resposta de defesa a patógenos)

Em plantas está relacionada com o desencadeamento da morte celular hipersensitiva, com a indução de genes relacionados a defesa e proteção e com o acúmulo de ácido salicílico.

Genes de defesa (produção de compostos antimicrobianos e ácido salicílico): Codificantes para as enzimas Fenilalanina Liase e Chalcona Sintase como também para Proteínas PR.

Genes de Proteção: Oxidase Alternativa Mecanismos conhecidos de síntese de NO em plantas:

dependente de nitritonitrito e dependente de argininaarginina

Introdução

Produção de Óxido Nítrico

Ocorre principalmente em plantas resistentes após a infecção por um patógeno biotrófico

Aumento da atividade da sintase de óxido nítrico (mecanismo dependente de arginina) está relacionado com a resposta de resistência a patógenos

Relação da produção de NO e a indução de Resposta de Hipersensibilidade em folhas de pimenta inoculadas com o fungo Phytophthora capsici:

Plantas resistentes Plantas suscetíveisX

Introdução

Produção de NO

Atividade NOS

Desencadeamento da Morte celular Hipersensitiva

Produção de NO

Atividade NOS

Colonização do tecido e Necrose Generalizada

Peróxido de Hidrogênio

Efeito tóxico direto sobre o patógeno

Juntamente com o NO, o H2O2 está relacionado com a indução da morte celular hipersensitiva

Além disso, nas respostas de defesa tem uma importante função no fortalecimento da parede celular para contenção do patógeno e também na indução de genes de proteção contra o stress oxidativo, como o gene da oxidase alternativa

Mecanismo de produção: a partir da dismutação do ânion superóxido pela enzima Superóxido dismutase (SOD), pela ação de oxalato oxidases e outras oxidases.

Introdução

Ácido Salicílico

Introdução

Produzido a partir da via dos fenilpropanóides (síntese dos precursores pela enzima PAL)

Importante molécula sinalizadora relacionada à expressão da resistência sistêmica adquirida (SAR) – NO parece ser importante também!

Além disso, está relacionada à conferência de resistência local (no sítio de infecção) alimenta o burst oxidativo e indução dos genes de defesa (Proteínas Relacionadas à Patogênese)

Resposta de Hipersensibilidade

Taxas de produção e dismutação de O2– gerado durante o burst

oxidativo induzido pelo patógeno parecem ter um papel crucial na modulação e integração da indução da resposta de hipersensibilidade *

NONO HH22OO22

Introdução

*Atividade das demais enzimas produtoras de H2O2 também tem provavelmente um papel fundamental nesse balanço

Em Theobroma cacao...

Aumento excessivo na produção de H2O2 (proveniente da degradação dos cristais de oxalato) em plantas de cacau suscetíveis inoculadas com esporos de Crinipellis perniciosa

NONO

HH22OO22

Necrose generalizada do tecido vegetal: concentração de peróxido excedeu o limiar necessário para o desencadeamento da HR

Fungo capaz de continuar seu ciclo de vida

Introdução

Patógeno “capaz” de utilizar as respostas da planta ao seu próprio favor: prejudicando o desenvolvimento de uma resposta de defesa eficaz do hospedeiro

Desenvolvimento do Processo de infecção: intercâmbio de sinais entre patógeno e hospedeiro

Patógeno possui proteínas capazes de conferir resistência às moléculas sinalizadoras de defesa: Oxidase Alternativa e NADH desidrogenase Alternativa

Introdução

Planta suscetível

Planta resistente

X

Patógeno virulento

Patógeno avirulento

X

Condições de Stress oxidativo e nitrosativo

Introdução

Introdução

Importância

Permitir a continuação do transporte de elétrons, mesmo perante a inibição da via principal.

Evitar a formação de Espécies Reativas de oxigênio

Regenerar as coenzimas para continuação do ciclo de Krebs

Permitir a produção de oxalato pelo fungo????

Analisar a produção de óxido nítrico, peróxido de hidrogênio e ácido salicílico em plantas de cacau suscetível e resistente

Entender a importância das proteínas alternativas da cadeia respiratória de Crinipellis perniciosa (oxidase alternativa e NADH desidrogenase alternativa) na doença vassoura-de-bruxa, em especial, avaliando a função do gene Aox no ciclo de vida de Crinipellis perniciosa

Objetivos

Para isto... Avaliação da produção de óxido nítrico, peróxido nítrico e

ácido salicílico em plantas de cacau suscetível e resistente

Estudo da regulação do promotor do gene Aox de Crinipellis perniciosa (glicose, glicerol, inibidores da respiração, fontes de nitrogênio variadas, NO, AS, H2O2, presença e ausência de Fosfato e Cobre)

Análise da expressão do gene da NADH desidrogenase alternativa (fases biotrófica e necrotrófica, perante a incubação com Estrobilurina, SHAM, NO (doador - SNP), AS e H2O2)

Avaliação da função da AOX no ciclo de vida de Crinipellis perniciosa (desenvolvimento de mutantes para o gene Aox)

FIM