Moléculas sinalizadoras de defesa de plantas X Proteínas alternativas da cadeia respiratória de fungos Aluna: Daniela Paula de Toledo Thomazella Orientador:

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1 Moléculas sinalizadoras de defesa de plantas X Proteínas alternativas da cadeia respiratória de fungos Aluna: Daniela Paula de Toledo Thomazella Orientador: Prof. Dr. Gonçalo Amarante Guimarães Pereira Co-orientadora: Dra. Johana Rincones Pérez

2 Introdução 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

3 Genes de Proteção: Oxidase Alternativa
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 nitrito e dependente de arginina

4 Produção de Óxido Nítrico
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 X Plantas suscetíveis Produção de NO Produção de NO Atividade NOS Atividade NOS Desencadeamento da Morte celular Hipersensitiva Colonização do tecido e Necrose Generalizada

5 Peróxido de Hidrogênio
Introdução 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.

6 Introdução Ácido Salicílico 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)

7 NO H2O2 Resposta de Hipersensibilidade Introdução
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 * *Atividade das demais enzimas produtoras de H2O2 também tem provavelmente um papel fundamental nesse balanço

8 NO H2O2 Em Theobroma cacao...
Introdução 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 NO H2O2 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

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10 Introdução Desenvolvimento do Processo de infecção: intercâmbio de sinais entre patógeno e hospedeiro Patógeno “capaz” de utilizar as respostas da planta ao seu próprio favor: prejudicando o desenvolvimento de uma resposta de defesa eficaz do hospedeiro Planta suscetível Planta resistente X Patógeno possui proteínas capazes de conferir resistência às moléculas sinalizadoras de defesa: Oxidase Alternativa e NADH desidrogenase Alternativa Patógeno virulento Patógeno avirulento X

11 Condições de Stress oxidativo e nitrosativo
Introdução Condições de Stress oxidativo e nitrosativo

12 Evitar a formação de Espécies Reativas de oxigênio
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????

13 Objetivos 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

14 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)

15 FIM