Fitocitocinas funcionam como moduladores imunológicos da imunidade vegetal

Abstrato

Os receptores imunológicos residentes na membrana plasmática das plantas regulam a imunidade das plantas reconhecendo padrões moleculares associados a micróbios (MAMPs), padrões moleculares associados a danos (DAMPs) e fitocitocinas. Fitocitocinas são peptídeos endógenos plantados, que geralmente são produzidos no citosol e liberados no apoplasto quando a planta encontra infecções por patógenos. As fitocitocinas regulam a imunidade da planta ativando uma via de sinalização sobreposta com MAMPs/DAMPs com algumas características únicas. Aqui, destacamos o entendimento atual da produção, percepção e funções de fitocitocinas na imunidade vegetal e discutimos como plantas e patógenos manipulam a sinalização de fitocitocinas para seus benefícios durante a guerra planta-patógeno.

Palavras-chave:

Fitocitocina, Padrão molecular associado a dano (DAMP), Receptor de reconhecimento de padrão (PRR), Imunidade desencadeada por padrão (PTI), Imunidade vegetal.

O peptídeo endógeno é um tipo de composto polipeptídico produzido pelo próprio corpo humano, que possui funções biológicas importantes no sistema imunológico do corpo. Os peptídeos endógenos são distribuídos principalmente no tecido linfóide, fluido extracelular, soro, etc., podem ativar e regular a função das células imunes e também podem afetar processos biológicos, como resposta inflamatória, defesa antibacteriana, proliferação celular e diferenciação.

A relação entre peptídeos endógenos e imunidade se manifesta principalmente nos seguintes aspectos:

1. Aumentar a auto-imunidade: Os peptídeos endógenos podem promover a proliferação e a atividade de células imunes, como glóbulos brancos e linfócitos, aumentar a imunidade do corpo e, assim, melhorar a resistência do corpo a patógenos externos.

2. Defesa antibacteriana: peptídeos endógenos podem lutar diretamente contra bactérias, vírus e outros microorganismos, exercer um efeito antibacteriano e impedir que as bactérias invadam o corpo e causem infecções.

3. Regulação da resposta inflamatória: os peptídeos endógenos podem regular a ocorrência e o progresso da resposta inflamatória, reduzir os danos da resposta inflamatória ao corpo e, assim, proteger o corpo dos danos da resposta inflamatória.

4. Promover a reparação tecidual: os peptídeos endógenos podem promover a reparação e regeneração tecidual e acelerar a recuperação e reabilitação tecidual, aumentando assim a imunidade do corpo. Em geral, os peptídeos endógenos desempenham um papel importante no sistema imunológico, regulando e aumentando a imunidade do corpo. Afeta a imunidade do corpo, aumentando a imunidade do corpo, a defesa antibacteriana, regulando a resposta inflamatória e promovendo o reparo tecidual. Portanto, desse ponto de vista, precisamos estar atentos à melhora da nossa imunidade humana. Cistanche tem um efeito de melhoria significativo. Os polissacarídeos da carne podem regular a resposta imune do sistema imunológico humano, melhorar a capacidade de estresse das células imunológicas e fortalecer as células imunológicas. efeito bactericida.

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Introdução

No início da década de 1990, a systemina foi identificada como a primeira molécula sinalizadora de peptídeos no tomate (Pearce et al. 1991). Nas últimas três décadas, dezenas de pequenos peptídeos pertencentes a diferentes famílias foram identificados e caracterizados funcionalmente como moléculas sinalizadoras em várias espécies vegetais, especialmente em plantas de referência Arabidopsis thaliana. Evidências substanciais indicam que esses peptídeos, semelhantes aos fitohormônios convencionais, são altamente ativos em baixa concentração e desempenham papéis críticos na regulação do desenvolvimento, reprodução, imunidade e adaptação das plantas a estresses ambientais. No entanto, diferente dos fitohormônios clássicos que são biosintetizados por meio de reações metabólicas especializadas e têm estruturas e funções conservadas em todo o reino vegetal, esses peptídeos são produtos de genes com alta diversidade de sequência e especificidade funcional entre espécies de plantas (Matsubayashi 2014; Olsson et al. 2019; Takahashi e outros 2019).

Nos últimos anos, diferentes tipos de pequenos peptídeos secretados têm sido implicados na regulação da imunidade vegetal. Os genes que codificam muitos desses peptídeos imunomoduladores são rápida e substancialmente induzidos durante infecções por patógenos ou tratamentos com padrões moleculares associados a patógenos/micróbios (PAMPs/MAMPs) (Li et al. 2016a). O reconhecimento de MAMPs pelos receptores de reconhecimento de padrão (PRRs) residentes na membrana plasmática (PM) da planta inicia a imunidade desencadeada por padrão da planta (PTI), a primeira linha de defesa induzível contra infecções (Couto e Zipfel 2016; Yu et al. 2017; Zhou e Zhang 2020). Os PRRs vegetais também reconhecem padrões moleculares associados a danos derivados do hospedeiro (DAMPs), como nucleotídeos extracelulares, fragmentos de polissacarídeos derivados da parede celular vegetal e proteínas e peptídeos relacionados ao sistema imunológico, que geralmente são liberados após o dano celular (Gust et al. 2017; Hou et al. 2019a; Tanaka e Heil 2021).

Embora os peptídeos imunomoduladores fossem considerados um tipo de DAMPs, a maioria dos peptídeos imunológicos é secretada em apoplastos extracelulares na ausência ou antes do dano celular. Além disso, os peptídeos imunológicos têm diferentes características químicas, processos de maturação e modos de ação em comparação com os DAMPs convencionais. Esses peptídeos imunológicos são funcionalmente análogos às citocinas animais, um grupo de peptídeos sinalizadores produzidos por células imunes, células endoteliais e fibroblastos, funcionando na saúde e na doença, especialmente na imunidade do hospedeiro, inflamação, trauma, sepse e câncer como agentes imunomoduladores (Banchereau et al. 2012; Luo 2012). Portanto, as citocinas vegetais ou fitocitocinas foram cunhadas para se referir aos hormônios peptídeos vegetais que regulam a imunidade e o desenvolvimento da planta como sinais de comunicação célula-célula (Luo 2012). Assim, os fatores imunogênicos derivados de plantas foram divididos em duas categorias com uma classe como DAMPs clássicos: moléculas que são liberadas passivamente após dano celular, e uma classe como fitocitocinas: peptídeos imunomoduladores que são processados ​​e/ou secretados após infecções (Gust et al . 2017; Tanaka e Heil 2021).

Notavelmente, alguns hormônios peptídicos inicialmente identificados como reguladores do desenvolvimento da planta, reprodução ou resposta ao estresse abiótico estão envolvidos na imunidade da planta. Da mesma forma, alguns peptídeos imunológicos também desempenham papéis em outros processos fisiológicos. Assim, essas fitocitocinas imunológicas têm papéis duplos na imunidade vegetal, desenvolvimento, crescimento, reprodução ou adaptação ao estresse, semelhantes às citocinas na fisiologia animal. Curiosamente, algumas sequências semelhantes a fitocitocinas foram identificadas em micróbios, o que poderia ativar ou atenuar a imunidade da planta. Nesta revisão, destacaremos os recentes avanços nos mecanismos de imunidade vegetal mediada por fitocitocinas e discutiremos como plantas e fitopatógenos manipulam a sinalização de fitocitocinas para a sobrevivência de cada local durante as interações hospedeiro-patógeno.

Classificação, identificação e função das fitocitocinas

As fitocitocinas podem ser divididas em duas classes principais com base no fato de suas proteínas precursoras conterem um peptídeo sinal (Matsubayashi 2014). Systemin, peptídeo elicitor de plantas (PEP1), peptídeo de sinalização imune 1 de Z. mays (ZIP1) e GmPEPs de soja pertencem ao grupo de fitocitocinas cujos precursores estão ausentes de um peptídeo sinal e são classificados como peptídeos não secretados. Outras fitocitocinas, incluindo sistemas ricos em hidroxiprolina (HypSys), peptídeo 1 secretado induzido por PAMP (PIP1)/PIP2, peptídeo endógeno rico em serina 12 (SCOOP12), fitossulfocinas (PSKs), peptídeo vegetal contendo tirosina 1 sulfatada (PSY1), inflorescência deficientes em abscisão (IDA)/IDA-LIKE 6 (IDL6), fatores de crescimento de meristema de raiz (RGFs)/GOLVENs (GLVs) e fatores de alcalinização rápida (RALFs) constituem o outro grupo cujos precursores abrigam um peptídeo sinal e são classificados como secretados peptídeos (Tabela 1).

Systemin é um peptídeo de 18-aminoácido (aa), identificado a partir de extratos de folhas de tomate ferido e nomeado porque pode mediar respostas de defesa sistêmica de longa distância (McGurl et al. 1992; Pearce et al. 1991). Systemin foi encontrado na maioria das espécies da família Solanaceae (Ryan e Pearce 2003). O tratamento de tomates com systemin desencadeia uma série de respostas de resistência, incluindo a produção de inibidores de proteinase, a indução de alcalinização extracelular e emissão de etileno e defesa contra herbivoria de insetos (Zhang et al. 2020a). PEP1, um peptídeo 23-aa, é a primeira fitocitocina identificada na Arabidopsis. O genoma de Arabidopsis codifica oito PEPs, e seus ortólogos foram identificados em uma ampla gama de espécies de plantas, incluindo milho, arroz, batata e soja (Huffaker et al. 2011; Huffaker et al. 2006; Poretsky et al. 2020).

AtPEP1 ativa a marca das respostas de PTI e promove a resistência das plantas a vários patógenos, incluindo a bactéria Pseudomonas syringae, o fungo Botrytis cinerea e o oomiceto Phytophthora infestans (Huffaker et al. 2006; Yamaguchi et al. 2010; Liu et al. 2013). ZIP1 é um peptídeo 17-aa isolado de fluidos apoplásticos de folhas pré-tratadas com ácido salicílico (SA) em milho. O tratamento com ZIP1 induz fortemente o acúmulo de SA, induz alterações transcricionais altamente sobrepostas associadas a genes responsivos a SA e aumenta a resistência do milho contra o fungo biotrófico Ustilago maydis, mas suscetibilidade ao fungo necrotrófico B. cinerea (Ziemann et al. 2018). GmPEP914 e GmPEP890 são dois peptídeos oito-aa homólogos isolados de extratos de folhas de soja e identificados como fatores de alcalinização de células cultivadas em suspensão (Yamaguchi et al. 2011). Ambos os peptídeos podem induzir a expressão de genes de defesa envolvidos na defesa do patógeno.

HypSys são um grupo de glicopeptídeos ricos em hidroxiprolina homólogos identificados em plantas da família Solanaceae e Convolvulaceae (Chen et al. 2008; NarvaezVasquez et al. 2005; Pearce et al. 2001a). HypSys têm tamanhos e funções semelhantes aos da systemina, mas não compartilham homologia de sequência com a systemina. Os peptídeos PIP1 e PIP2 correspondem aos terminais C de duas proteínas precursoras de peptídeos secretadas, prePIP1 e prePIP2, identificadas como produtos gênicos induzidos por MAMP (Hou et al. 2014). Arabidopsis abriga 11 parálogos prePIP, e ortólogos prePIP foram encontrados em um grande número de espécies de monocotiledôneas e eudicotiledôneas. PIP1 e PIP2 podem ativar respostas PTI clássicas e aumentar a resistência de Arabidopsis a P. syringae pv. tomato (Pst) DC3000 e Fusarium oxysporum (Hou et al. 2014). Como PIP1 e PIP2, SCOOP12 é derivado do terminal C de um precursor de peptídeo secretado responsivo a patógenos, PROSCOOP12 (Gully et al. 2019).

Pelo menos 23 PROSCOOPs foram identificados em Arabidopsis (Hou et al. 2021a; Rhodes et al. 2021). Ortólogos PROSCOOP são encontrados apenas em plantas da família Brassicaceae. A maioria dos peptídeos SCOOP desencadeia várias respostas de PTI ou/e resistência a Pst DC3000 (Gully et al. 2019; Hou et al. 2021a; Rhodes et al. 2021; Yu et al. 2020). Plantas de Arabidopsis defeituosas em SCOOP12 são mais resistentes a Erwinia amylovora (Gully et al. 2019). Semelhante ao HypSys, PIPs e SCOOPs, o IDA é um peptídeo rico em serina e glicina. Foi inicialmente identificado como um regulador chave da abscisão do órgão floral em Arabidopsis (Butenko et al. 2003). Os homólogos de IDA são conservados em uma ampla gama de espécies de plantas (Butenko et al. 2003). A família IDA compreende oito membros em Arabidopsis (Vie et al. 2015). Destes, foi relatado que IDA e IDL6 estão envolvidos na imunidade da planta. A IDA regula a resistência das plantas provavelmente através do controle da abscisão prematura das folhas (Patharkar e Walker, 2016). IDL6 promove a suscetibilidade de Arabidopsis a Pst DC3000 (Wang et al. 2017).

PSKs são peptídeos de cinco aa com dois resíduos de tirosina sulfatados. Eles foram inicialmente identificados como um fator de promoção do crescimento vegetal e foram encontrados para regular múltiplos processos de crescimento vegetal, desenvolvimento e respostas ao estresse (Matsubayashi e Sakagami 1996; Sauter 2015; Yang et al. 2001). PSKs são universalmente distribuídos no reino vegetal. Em Arabidopsis, a sinalização de PSK atenua as respostas de PTI, compromete a resistência da planta ao hemibiotrófico Pst DC3000 e ao oomiceto Hyaloperonospora arabidopsidis, mas aumenta a resistência contra o fungo patógeno necrotrófico Alternaria brassicicola (Igarashi et al. 2012; Mosher et al. 2013; Rodiuc et al. 2016).

Em tomates, PSK aumenta a resistência ao patógeno fúngico necrotrófico B. cinerea (Zhang et al. 2018). Arabidopsis PSY1 é um glicopeptídeo 18-aa com um resíduo de tirosina sulfatado. Foi originalmente identificado como uma analogia funcional para PSKs na estimulação da proliferação e expansão celular da planta (Amano et al. 2007). Homólogos de PSY foram identificados em diversas espécies de plantas, incluindo arroz, banana, tomate e trigo (Pruitt et al. 2017). Como PSKs, a sinalização de PSY1 provavelmente suprime as respostas de PTI e promove resistência de Arabidopsis a A. brassicicola, mas suscetibilidade a Pst DC3000 e F. oxysporum (Mosher et al. 2013; Shen e Diener 2013). Os peptídeos da família RGF, também conhecidos como peptídeos GLV, representam outro grupo de peptídeos sulfatados com tirosina que foram inicialmente identificados como principais reguladores da manutenção do meristema radicular e gravitropismo em Arabidopsis (Matsuzaki et al. 2010; Whitford et al. 2012). A família de peptídeos RGF compreende 11 membros em Arabidopsis (Matsuzaki et al. 2010). Entre eles, RGF7/GLV4 e RGF9/GLV2, que são transcricionalmente regulados em plantas após infecção por P. syringae, contribuem para a ativação de respostas imunes e aumento da resistência a P. syringae (Stegmann et al. 2021; Wang et al . 2021).

RALFs, um grupo de polipeptídeos 5-kilodalton (kDa) originalmente extraídos das folhas de tabaco, induz a rápida alcalinização do compartimento extracelular e funciona no crescimento e desenvolvimento da raiz (Pearce et al. 2001b). Diferente de outros peptídeos lineares, os RALFs possuem quatro cisteínas conservadas que formam duas pontes dissulfeto que são vitais para a atividade peptídica. RALFs estão amplamente presentes em vários tecidos e órgãos de diferentes espécies de plantas (Pearce et al. 2001b). O genoma da Arabidopsis codifica mais de 30 RALFs, e alguns deles demonstraram desempenhar um papel positivo ou negativo na imunidade da planta (Blackburn et al. 2020) (Tabela 1).

As fitocitocinas são percebidas pelos receptores da superfície celular

Uma característica comum importante de citocinas e fitocitocinas é que elas são percebidas por receptores específicos da superfície celular. Os receptores para citocinas são estruturalmente diversos e divididos principalmente em cinco superfamílias principais: receptores de citocinas tipo I (família hematopoiética) e tipo II (família interferon), receptores da família do fator de necrose tumoral (TNF), receptores da superfamília de imunoglobulinas, receptores tirosina quinases e receptores quimiocinas (Wang et al. 2009). Em contraste, as fitocitocinas são geralmente percebidas por quinases semelhantes a receptores residentes na superfície celular (RLKs), que contêm um domínio extracelular, uma região transmembranar e um domínio citoplasmático quinase semelhante ao receptor animal tirosina quinase (Couto e Zipfel 2016; Escocard de Azevedo Manhaes e outros 2021; Shiu e Bleecker 2001) (Tabela 1).

Os RLKs vegetais são classificados em diferentes subfamílias com base em seus domínios extracelulares. As RLKs repetidas ricas em leucina (LRR-RLKs) com LRRs extracelulares constituem a maior subfamília de RLKs e funcionam como receptores de algumas fitocitocinas imunológicas. Destes, tomate SYSTEMIN RECEPTOR 1 (SYR1) e SYR2 percebem systemin (Wang et al. 2018), Arabidopsis PEP1 RECEPTOR 1 (PEPR1)/ PEPR2 reconhecem PEPs (Yamaguchi et al. 2006), Arabidopsis RECEPTOR-LIKE 7 (RLK7) reconhece PIP1 e PIP2 (Hou et al. 2014), Arabidopsis MALE DISCOVERER 1-INTERACTING RECEPTOR-LIKE KINASE 2 (MIK2) reconhece SCOOPs (Hou et al. 2021a; Rhodes et al. 2021), HAESA e HAESA-LIKE2 ( HSL2) reconhece IDA (Santiago et al. 2016), RGF1 INSENSITIVE 3 (RGI3) em si ou em conjunto com RGI4 reconhece RGF7 e RGF9/GLV2 (Stegmann et al. 2021; Wang et al. 2021), PSK RECEPTOR 1 (PSKR1) reconhece PSKs (Matsubayashi et al. 2002; Wang et al. 2015) e PSY1R provavelmente reconhece PSY1 (Amano et al. 2007). Todos esses receptores de fitocitocinas pertencem aos clados LRR X e LRR XI de LRR-RLKs, que são filogeneticamente próximos à subfamília LRR XII de LRR-RLKs, incluindo alguns dos receptores bem estudados de MAMPs proteicos, como o receptor de flagelina bacteriana FLAGELIN SENSING 2 (FLS2) e FATOR DE ALONGAMENTO - RECEPTOR Tu (EFR).

Isso sugere uma estreita relação evolutiva entre a imunidade desencadeada por fitocitocina e MAMP. Após a percepção da fitocitocina, os receptores LRR-RLK muitas vezes heterodimerizam com LRR-RLKs do RECEPTOR DE EMBRIOGÊNESE SOMÁTICA (SERK), por exemplo, BRASSINOSTEROID INSENSITIVE 1 (BRI1)-ASSOCIATED RECEPTOR QUINASE 1 (BAK1)/SERK3 e SERK4 (Liu et al. 2020b; Ma et al. 2016).

Catharanthus roseus receptor-like kinase 1-like (CrRLK1L) proteínas com dois domínios extracelulares semelhantes a galectina desempenham papéis importantes no desenvolvimento da planta, como crescimento polarizado, alongamento celular, detecção de integridade da parede celular e respostas hormonais (Franck et al . 2018; Li et al. 2016b; Zhu et al. 2021). Estudos recentes sugerem um papel crítico de CrRLK1Ls na imunidade vegetal como receptores de RALFs. Arabidopsis CrRLK1L FERONIA (FER) funciona como o receptor de diferentes RALFs, incluindo RALF1 e RALF23 (Haruta et al. 2014; Stegmann et al. 2017) (Tabela 1). Curiosamente, RALF23/RALF33 negativamente, enquanto RALF17 regula positivamente a imunidade mediada por PRR de maneira dependente de FER (Stegmann et al. 2017). Resultados estruturais e bioquímicos indicam que RALF23 induz a formação de um complexo entre FER e LORELEI (LRE)-LIKE GLYCOSYLPHOSPHATIDYLINOSITOL (GPI)-ANCHORED PROTEIN 1 (LLG1) ou LLG2 para montar um RALF23-LLG1/ 2-FER complexo ternário (Xiao et al. 2019). Embora os LLGs tenham sido inicialmente propostos como co-receptores de FER, eles podem se ligar diretamente a RALFs sem FER. Parece que RALF23 é inicialmente reconhecido por LLGs, resultando no recrutamento de FER para o complexo heteromérico (Xiao et al. 2019). Assim, os LLGs podem ser os receptores RALF de boa-fé, enquanto os CrRLK1Ls atuam como co-receptores para fortalecer a interação.

Regulação da expressão de fitocitocinas

A regulação da expressão de precursores de fitocitocinas é uma das primeiras respostas imunes (Li et al. 2016a). Consequentemente, algumas fitocitocinas são identificadas à medida que são reguladas positivamente por tratamentos com MAMP ou infecções por patógenos. Por exemplo, prePIP1 e prePIP2, os precursores de PIP1 e PIP2, foram identificados por meio da análise da transcrição do gene regulado por MAMP (Hou et al. 2014). A expressão de prePIP1 e prePIP2 é rapidamente regulada positivamente 30 minutos após o tratamento com MAMP flg22 ou elf18 bacteriano e atinge um pico cerca de uma hora após o tratamento.

Da mesma forma, a expressão de prePIP1 também é altamente induzida por quitina, um MAMP de fungos, sugerindo que prePIP1 pode desempenhar um papel conservado na resistência de plantas a diversos patógenos. Consistentemente, a expressão de prePIP1 em folhas e raízes é induzida pela bactéria Pst DC3000 e pelo fungo F. oxysporum f. sp. cepa conglutinante 699 (Foc 699), respectivamente, e PIP1 promove resistência da planta tanto a Pst DC3000 quanto a Foc 699 (Hou et al. 2014). O PROSCOOP12 foi identificado por ser altamente induzido por infecções de diversos patógenos, incluindo B. cinerea, Pst DC3000 e E. amylovora (Gully et al. 2019); preRGF7 foi induzido por infecção por Pst DC3000 em níveis transcricionais e pós-transcricionais (Wang et al. 2021). Dois parálogos PROPEP1, PROPEP2 e PROPEP3 são altamente induzidos por MAMPs ou patógenos, incluindo Pst DC3000, B. cinerea e P. infestans (Huffaker et al. 2006); os precursores de PSK e PSY1, proPSKs e proPSY1, foram regulados positivamente durante a infecção de B. cinerea ou A. brassicicola em Arabidopsis e tomate (Igarashi et al. 2012; Mosher et al. 2013; Zhang et al. 2018).
Consistente com a regulação positiva de genes de fitocitocinas, a expressão de seus receptores também é regulada positivamente por MAMPs em alguns casos. Por exemplo, o tratamento com MAMP ou infecção por patógeno induz a expressão de PEPR1, PEPR2, RLK7, MIK2, HAESA e PSKR1 (Kemmerling et al. 2011; Lewis et al. 2015). Curiosamente, alguns genes precursores de fitocitocinas são transcricionalmente regulados negativamente por infecções por patógenos. Por exemplo, a expressão de preRGF9/GLV2 é suprimida nas folhas após a infecção com P. syringae pv. maculicola e Pst DC3000 (Stegmann et al. 2021). Resta determinar como a regulação negativa de preRGF9/GLV2 desempenha um papel positivo na imunidade da planta.

Os genes de fitocitocina induzidos por MAMP podem aumentar ainda mais a expressão de seus genes precursores, amplificando assim a sinalização de fitocitocina por meio de um loop de feedback positivo. Por exemplo, Pep1, PIP1, SCOOP12 e RGF7 podem induzir a expressão de seus genes precursores, respectivamente (Gully et al. 2019; Hou et al. 2014; Huffaker et al. 2006; Wang et al. 2021). A superexpressão induzível de preRGF7 em plantas leva à ativação de MPK3 e MPK6, e o MPK3 e MPK6 ativados, por sua vez, regulam positivamente a expressão de preRGF7 por meio do fator de transcrição WRKY33 a jusante, sugerindo um loop de autoamplificação na regulação da expressão de preRGF7 (Wang et al. 2021). A descoberta de MIK2 como o receptor SCOOP é iluminada por esta regulação de feedback positivo. A ativação da MIK2 quinase em um receptor quimérico RLK7-MIK2 (domínio extracelular de RLK7 fundido com domínios transmembrana e intracelular de MIK2) após tratamento com PIP1 induziu a expressão de alguns genes PROSCOOP, que foram consequentemente confirmados como ligantes de MIK2 (Hou et al. 2021a). Além disso, algumas fitocitocinas podem não apenas induzir a expressão de seus genes precursores, mas também os genes precursores de outras fitocitocinas. Por exemplo, PIP1 e Pep1 podem regular positivamente a expressão dos genes precursores um do outro (Hou et al. 2014), indicando uma rede de sinalização regulada por diferentes fitocitocinas.

Regulação da maturação e liberação de fitocitocinas

Como mencionado acima, as fitocitocinas são geralmente derivadas de proteínas precursoras com as seguintes características: um peptídeo sinal amino (N)-terminal (somente para peptídeos secretados), uma região carboxila (C)-terminal conservada na mesma família de peptídeos e uma região variável (também denominada prodomínio) entre o peptídeo sinal e a região conservada (Fig. 1) (Matsubayashi 2014; Olsson et al. 2019). Uma vez traduzidos, os precursores das fitocitocinas entram na via secretora com o guia do peptídeo sinal e são finalmente secretados no compartimento extracelular (apoplasto) das células vegetais como fitocitocinas maduras biologicamente ativas. Na via secretora do retículo endoplasmático (ER) e Golgi ou apoplasto, clivagens proteolíticas de peptídeo sinal e pró-domínio e modificações pós-traducionais, como sulfatação de tirosina, hidroxilação de prolina, arabinosilação de hidroxiprolina e formação de ligações dissulfeto intramoleculares, são necessárias para a maturação da fitocitocina (Matsubayashi 2014; Olsson et al. 2019). Para os precursores de fitocitocinas sem peptídeo sinal (peptídeos não secretados), eles não entram na via secretora canônica do ERGolgi e sofrem modificações pós-traducionais, sendo propostos para serem liberados no compartimento extracelular por via secretora não convencional ou durante dano celular (Ding et al. 2012). O processamento dos precursores das fitocitocinas para remover seus domínios que ocorrem no citosol ou no apoplasto também é essencial para sua maturação (Fig. 1).

Estudos substanciais demonstram que a maturação e a secreção/liberação de fitocitocinas são promovidas por infecções por patógenos ou outros estresses ambientais (Hou et al. 2021b). PROPEP1, a proteína precursora de PEP1, não possui uma sequência de sinal N-terminal canônica e está ligada ao lado citosólico dos tonoplastos. Arabidopsis METACASPASE 4 (MC4) e as outras metacaspases tipo II (MC5 a MC9) são necessárias para a clivagem de PEP1 de PROPEP1 após um resíduo de arginina (R69) (Hander et al. 2019; Shen et al. 2019). As metacaspases vegetais são estruturalmente homólogas às caspases animais (Hou et al. 2018). A Arabidopsis MC4 é ativada quando a concentração citosólica de Ca2 plus atinge um limite durante a ruptura da membrana celular ou a elevação de Ca2 plus desencadeada pelo peptídeo flagelina MAMP flg22-no citosol (Hander et al. 2019; Shen et al. 2019). Estudos estruturais recentes revelaram a base molecular da ativação de MC4 dependente de Ca2 mais e do processamento de PROPEP1 (Zhu et al. 2020). Além disso, a infecção com patógenos bacterianos virulentos ou avirulentos, tratamento de estresse salino e danos à parede celular (CWD) também induzem a clivagem de PROPEP3 em PEP3 (Engelsdorf et al. 2018; Yamada et al. 2016). Não está claro se a elevação de Ca2 plus citosólico e a ativação de MC são responsáveis ​​pela clivagem induzida de PROPEP3. O dano da membrana celular pode ser uma causa da liberação de PEP, mas é intrigante como o PEP é liberado durante PTI e estresse salino quando não há ruptura observável da membrana celular envolvida.

A systemina de tomate é processada a partir do terminal C de uma proteína precursora, pro systemina (PS) por duas subtilases de tomate, SLPHYTASPASE 1 (SlPhyt1) e SlPhyt2, em dois resíduos de aspartato (Beloshistov et al. 2018). As subtilases são uma família de serina proteases semelhantes à subtilisina (Hou et al. 2018). A clivagem mediada por SlPhyt produz uma systemina modificada com um resíduo de leucina extra no terminal N (Leu-systemin), que é posteriormente processado por uma leucina aminopeptidase para gerar systemina madura (Beloshistov et al. 2018). Os PSKs também são processados ​​de forma madura a partir de seus precursores proPSKs após um resíduo de aspartato por SlPhyt2 no tomate. O processamento PSK na região de abscisão do tomateiro é induzido pelo estresse hídrico (Reichardt et al. 2020). No entanto, proPSK1 e proPSK4 são processados ​​pelas subtilases SBT1.1 e SBT3.8, respectivamente, em Arabidopsis (Srivastava et al. 2008; Stuhrwohldt et al. 2021). A clivagem de proteínas precursoras de IDA é executada por SBT4.12, SBT4.13 e SBT5.2 (Schardon et al. 2016).

Alguns RALFs, incluindo RALF1, RALF22 e RALF23, contêm um peptídeo de sinal e um local de clivagem RRXL na região de junção entre o pró-domínio e os peptídeos RALF maduros, que é clivado pela subtilase localizada no ER SITE-1 PROTEASE ( S1P) (Srivastava et al. 2009; Stegmann et al. 2017). O tratamento com elf18, um peptídeo epítopo do fator de alongamento MAMP Tu (EF-Tu), ou a inoculação com o mutante Pst DC3000 hrcC, que é deficiente no sistema de secreção bacteriano tipo III, promove significativamente o processamento do PRORALF23 (Stegmann et al. 2017 ). Essa clivagem leva à ativação e secreção de peptídeos RALF como fitocitocinas ativas. Os RALFs sem o local de clivagem RRXL, como RALF17, não são clivados por S1P (Stegmann et al. 2017). O ZIP1 é processado a partir do PROZIP1 pela protease de cisteína semelhante à papaína de milho (PLCP) CP1 e CP2 (Ziemann et al. 2018). O processamento de ZIP1 é promovido por SA, um fitohormônio relacionado ao sistema imunológico que geralmente é altamente induzido em plantas após ataques de patógenos biotróficos e hemibiotróficos (Ziemann et al. 2018). O ZIP1 provoca fortemente o acúmulo de SA e ativa o PLCP nas folhas de milho, indicando um ciclo de feedback positivo na regulação da sinalização do ZIP1 (Ziemann et al. 2018). Como PROPEP1, PS e PROZIP1 carecem de peptídeos de sinal canônicos.

Notavelmente, SlPhyts e CPs são proteases apoplásticas. Portanto, PS e PROZIP1 podem ser liberados em espaços extracelulares durante dano celular ou através de vias secretoras de proteínas não convencionais e então processados ​​para amadurecer systemina e ZIP1 em apoplastos. Outras fitocitocinas, incluindo HypSys, PIP1, PIP2 e SCOOP12, também mostraram ser processadas (Hou et al. 2021a; Hou et al. 2014; Pearce et al. 2001a), mas as proteases que medeiam a clivagem não foram identificadas ainda. Precursores de HypSys, IDA, PIP1, PIP2 e SCOOP12 contêm peptídeos de sinal típicos e supostamente são secretados em apoplastos. Ainda não se sabe se a clivagem desses precursores ocorre no citoplasma ou nos apoplastos para se tornarem as fitocitocinas maduras.

HypSys contém motivos -PPSPX-, que foram identificados como uma unidade repetitiva em glicoproteínas ricas em hidroxiprolina, uma classe importante de proteínas estruturais da parede celular (Narvaez-Vasquez et al. 2005; Pearce et al. 2001a). Curiosamente, alguns SCOOPs, como o SCOOP2, também carregam um motivo -PPSPX- (Hou et al. 2021a). Essas fitocitocinas podem estar associadas e liberadas das paredes celulares, uma questão interessante a ser explorada no futuro.

As fitocitocinas desencadeiam vias de sinalização únicas e sobrepostas com MAMPs

Após a percepção por PRRs cognatos, os MAMPs desencadeiam respostas PTI convergentes, incluindo a fosforilação das quinases citoplasmáticas semelhantes a receptores (RLCKs), a elevação da concentração citosólica de Ca2 plus, explosão transitória de ROS apoplástico, a ativação de proteínas quinases ativadas por mitógenos (MAPKs) e proteínas quinases dependentes de cálcio (CDPKs), reprogramação da expressão de genes de defesa, deposição de calose, produção de hormônios relacionados ao sistema imunológico e componentes antimicrobianos e inibição do crescimento de plantas (DeFalco e Zipfel, 2021; Yu et al. 2017; Zhou e Zhang 2020) . Como os MAMPs, algumas fitocitocinas também ativam respostas PTI canônicas (Fig. 2). Por exemplo, Pep1, PIP1 e SCOOP12 desencadeiam a ativação de MAPK, produção de ROS, deposição de calose e induzem a expressão de alguns genes marcadores de PTI (Gully et al. 2019; Hou et al. 2021a; Hou et al. 2014; Ranf et al. 2021a; Hou et al. 2014; Ranf et al. al. 2011; Rhodes et al. 2021). Uma vez que a expressão dessas fitocitocinas e receptores cognatos é induzida por MAMPs, pensou-se que essas fitocitocinas amplificassem as respostas de MAMP. De acordo com isso, algumas respostas induzidas por flg22- ou resistência a patógenos são parcialmente comprometidas quando essas vias de sinalização de fitocitocinas são interrompidas (Gravino et al. 2017; Hou et al. 2014; Rhodes et al. 2021; Tintor et al. . 2013). Vale a pena notar que a sinalização SCOOP-MIK2 promove flg22-, mas antagoniza a produção de ROS induzida por Pep1-(Rhodes et al. 2021), o que complica o crosstalk entre sinalização imune mediada por MAMP e fitocitocina.

Além disso, o tipo e a intensidade das respostas imunes induzidas por fitocitocinas podem ser diferentes dos MAMPs. A indução imune também difere entre diferentes fitocitocinas, o que pode contribuir para a diversificação e especificidade da imunidade vegetal. Por exemplo, Pep1 e SCOOP12, como flg22, induzem a fosforilação RLCK BOTRYTIS-INDUCED KINASE 1 (BIK1) e ativam respostas imunes dependentes de BIK1-, enquanto PIP1 parece induzir respostas imunes por meio de uma maneira1-independente de BIK (Hou et al. 2021a; Hou et al. 2014; Liu et al. 2013; Tintor et al. 2013). Além disso, Pep1 e SCOOP12 induzem uma forte resposta imune nas raízes, mas uma resposta fraca nas folhas em comparação com flg22 (Hou et al. 2021a; Poncini et al. 2017). SCOOPs podem causar escurecimento da raiz, um fenótipo provavelmente relacionado a modificações da parede celular e imunidade da raiz, que não foi relatado para flg22 ou Pep1 (Felix et al. 1999; Hou et al. 2021a; Huffaker et al. 2006). Pep1 também ativa redes de genes distintas de flg22 em diferentes tipos de células de raízes (Rich-Griffin et al. 2020).

Os hormônios de defesa da planta SA, etileno (ET)/ácido jasmônico (JA) funcionam de forma antagônica nas plantas contra patógenos biotróficos e necrotróficos, e todos os três hormônios desempenham um papel entrelaçado na regulação da PTI desencadeada por flg22/elf18-(Kim et al . 2014). A especificidade da sinalização imune regulada por fitocitocinas também está correlacionada com esses hormônios relacionados ao sistema imunológico. Por exemplo, foi demonstrado que PIP1 e ZIP1 ativam a via de sinalização SA e contribuem para patógenos biotróficos (Hou et al. 2019b; Ziemann et al. 2018). Em contraste, PSK, PSY1 e RALF ativam a via de sinalização JA para aumentar a resistência da planta a patógenos necrotróficos e/ou comprometer a resistência da planta a patógenos hemibiotróficos (Guo et al. 2018; Mosher et al. 2013). Curiosamente, Pep1 pode ativar as vias de sinalização SA e ET/JA e promover a resistência das plantas a patógenos biotróficos e necrotróficos (Liu et al. 2013; Ross et al. 2014; Tintor et al. 2013; Yamaguchi et al. 2010). Além disso, algumas fitocitocinas também regulam a imunidade da planta por interferência com algumas outras vias de sinalização hormonal. Por exemplo, PSK inicia resistência dependente de auxina a B. cinerea em tomates (Zhang et al. 2018), e RALF suprime a sinalização de ABA, embora o papel dessa supressão na imunidade da planta continue a ser explorado (Chen et al. 2016; Yu et al. 2012).

A sinalização de fitocitocinas modula a estabilidade e montagem do complexo PRR

Os receptores residentes na membrana plasmática de fitocitocinas e MAMPs e seus co-receptores BAK1/SERK4 compartilhados fornecem uma plataforma para as regulações entrelaçadas entre os receptores de fitocitocina e MAMP (Fig. 2). Fitocitocinas e receptores cognatos podem modular a montagem e sinalização do complexo receptor MAMP. FER forma um complexo com EFR/FLS2 e BAK1 e promove a montagem complexa induzida por elf18/flg22-entre EFR/FLS2 e BAK1 em tal fortalecimento da sinalização de PTI (Stegmann et al. 2017). A percepção de RALF23 por FER suprime a formação do complexo EFR/FLS2-BAK1 induzida por ligante (Stegmann et al. 2017). RALF23 pode regular negativamente a função FER na tolerância ao sal induzindo sua internalização (Zhao et al. 2018), levantando a possibilidade de que RALF23 amorteça a sinalização de PTI provavelmente por meio de um mecanismo semelhante. Curiosamente, o RALF17, diferente do REALF23, promove a produção de ROS18-acionada por elfo via FER (Stegmann et al. 2017). RALF17 pode fortalecer a montagem complexa mediada por FER entre EFR e BAK1 competindo com RALF23 pela ligação de FER. No entanto, o mecanismo subjacente à modulação oposta RALF23 e RALF17 da sinalização mediada pelo complexo PRR permanece obscuro.

Além disso, os homólogos mais próximos de FER, ANXUR1 (ANX1) e ANX2 também se associam a FLS2 e BAK1 (Mang et al. 2017). Da mesma forma, a percepção de flg22 por FLS2 promove a associação de ANX1 com BAK1. No entanto, o ANX1 regula negativamente a formação do complexo flg22-FLS induzido2-BAK1 e as respostas PTI da planta (Mang et al. 2017). Seria interessante testar no futuro se FER e ANX1 competem entre si por sua associação com o complexo FLS2-BAK1 para aumentar ou atenuar as respostas PTI e se esse equilíbrio FER-ANX está sob o controle de diferentes Peptídeos RALF. RGI3 forma um flg22-complexo induzido com FLS2, sugerindo que RGI3 faz parte da plataforma de sinalização PRR ativada (Stegmann et al. 2021). Curiosamente, a percepção de RGF9/GLV2 pelos receptores RGI aumenta a abundância de FLS2 e, portanto, promove a saída de sinalização de FLS2 (Fig. 2) (Stegmann et al. 2021). Será interessante investigar a possível relação entre a abundância FLS2 e a associação RGI3- FLS2. A abundância de FLS2 é regulada por duas ligases E3 proteína U-box 12 (PUB12) e ubiquitinação mediada por PUB13- (Lu et al. 2011), levantando a possibilidade de RGI3 interferir na ubiquitinação mediada por PUB12/PUB13- de FLS2.

Modulação da imunidade vegetal por mimetismo de fitocitocinas codificadas por patógenos

Embora as fitocitocinas sejam consideradas moléculas de sinalização específicas de plantas, alguns homólogos de fitocitocinas ou sequências semelhantes a fitocitocinas são encontrados em micróbios, especialmente em fungos patogênicos de plantas, bactérias e nematóides parasitas. Como as fitocitocinas em plantas, a maioria das sequências microbianas semelhantes a fitocitocinas são derivadas dos terminais C de proteínas precursoras com um peptídeo sinal N-terminal. Essas sequências semelhantes a fitocitocinas codificadas por patógenos são reconhecidas pelos mesmos receptores e ativam vias semelhantes com as fitocitocinas correspondentes nas plantas, e são consideradas imitadoras de fitocitocinas (Ronald e Joe 2018). Os imitadores de fitocitocinas microbianas geralmente funcionam como fatores de virulência para promover a patogenicidade do patógeno, sequestrando processos celulares mediados por fitocitocinas. No entanto, recentemente descobriu-se que alguns desses motivos semelhantes a fitocitocinas são capazes de ativar respostas imunes de plantas e presume-se que sejam MAMPs potenciais (Hou et al. 2021a; Rhodes et al. 2021).

A resistência de Rice Xanthomonas 21 (XA21), um PRR do tipo LRRRLK, reconhece um peptídeo 21-aa sintético com um resíduo de tirosina sulfatado derivado do terminal C de RaxX (RaxX21-sY) do patógeno bacteriano X. oryzae pv. oryzae (Xoo) cepa PXO99 e ativa respostas imunes para uma resistência de amplo espectro a Xoo (Pruitt et al. 2015; Song et al. 1995). A cepa de Xanthomonas sem raxX é prejudicada em sua capacidade de infectar arroz sem XA21, sugerindo que RaxX é um fator de virulência. RaxX é uma pequena proteína com um peptídeo de sinal N-terminal previsto, que é altamente conservado em muitas espécies de Xanthomonas (Pruitt et al. 2015). A análise de sequência indicou que RaxX21 é semelhante à fitocitocina PSY1 (Amano et al. 2007; Pruitt et al. 2017; Pruitt et al. 2015). Como PSY1, os peptídeos RaxX21-sY de diversas espécies de Xanthomonas promovem o alongamento da raiz da planta, sugerindo que RaxX21-sY é uma imitação funcional de PSYs vegetais.

Foi levantada a hipótese de que RaxX21-sY tem como alvo o receptor localizado na superfície da célula vegetal de PSYs para elevar a suscetibilidade da planta a cepas de Xanthomonas. Embora PSY1R tenha sido sugerido como um potencial receptor de PSY1 em Arabidopsis (Amano et al. 2007), os mutantes psy1r ainda respondem a PSYs e RaxX21-sY (Pruitt et al. 2017), sugerindo que um adicional receptor(es) pode(m) estar envolvido(s). Ao contrário de RaxX21-sY, os peptídeos PSY não ativam a imunidade mediada por XA21-(Pruitt et al. 2017). Isso sugere que o XA21 é um receptor recentemente desenvolvido para reconhecer especificamente o RaxX21-sY e desencadear a resistência das plantas aos patógenos que abrigam o RaxX.

Alinhamentos de sequência indicam que os homólogos de RALF não são apenas amplamente distribuídos em plantas, mas também em fitopatógenos filogeneticamente distantes, como fungos patogênicos Fusarium e Actinobacteria (Masachis et al. 2016; Thynne et al. 2017; Wood et al. 2020). As proteínas do tipo RALF também estão presentes em várias espécies de nematóides das galhas (Masachis et al. 2016; Thynne et al. 2017; Zhang et al. 2020b). Esses homólogos de RALF microbianos exibem características de sequência altamente semelhantes com RALFs de plantas, incluindo um peptídeo de sinal N-terminal e quatro resíduos de cisteína altamente conservados (Masachis et al. 2016; Thynne et al. 2017; Zhang et al. 2020b). Alguns peptídeos patogênicos semelhantes a RALF demonstraram mimetizar RALFs de plantas e modular respostas mediadas por FER, favorecendo o processo de infecção de patógenos. Por exemplo, o fungo que infecta raízes, F. oxysporum, secreta um imitador de RALF funcional (F-RALF) para induzir a alcalinização extracelular ao direcionar diretamente o FER para favorecer a multiplicação fúngica (Masachis et al. 2016). Da mesma forma, o nematóide das galhas Meloidogyne incognita contém dois genes do tipo RALF (MiRALF1 e MiRALF3), que imitam os RALFs do hospedeiro para ligar FER, manipulando assim a sinalização mediada por FER para promover o parasitismo de M. incognita (Zhang et al. 2020b). Portanto, o FER representa um alvo de virulência desses fatores microbianos do tipo RALF. Dois FER homólogos CrRLK1L LETUM1 (LET1) e LET2 foram recentemente relatados para ativar o supressor do receptor imunológico do tipo repetição rica em leucina (NLR) do domínio de ligação ao nucleotídeo de mkk1 mkk2 2 (SUMM2) autoimunidade e morte celular mediada ( Huang et al. 2020; Liu et al. 2020a). RALFs ou moléculas relacionadas podem ser os potenciais ligantes de LET1/LET2 na regulação da ativação de SUMM2. É tentador especular que os RALFs ou outros imitadores de fitocitocinas possam funcionar como fatores de "avirulência" para ativar a imunidade mediada por NLR.

Embora a maioria das sequências do tipo RALF identificadas em patógenos estejam próximas de Arabidopsis RALF1, o RALF codificado por patógeno imita a mistura com RALFs de plantas sem uma origem evolutiva aparente com as análises filogenéticas (Masachis et al. 2016; Thynne et al. 2017; Zhang et al. 2020b). Notavelmente, as sequências do tipo RALF encontradas nos genomas do patógeno Sphaerulina music e Septoria populicola do álamo estão intimamente relacionadas a um gene RALF do álamo (Thynne et al. 2017). Essas observações implicam que os patógenos podem ter adquirido genes RALF por transferência horizontal de genes de suas plantas hospedeiras. Como elicitores proteináceos não identificados isolados de cepas de Fusarium ativam respostas de PTI mediadas por MIK2-, prevê-se que um ou mais análogos funcionais de SCOOPs sejam codificados por genomas de Fusarium (Coleman et al. 2021). A pesquisa explosiva com SCOOPs de Arabidopsis revelou que alguns motivos semelhantes a SCOOP (SCOOPL) existem em diferentes famílias de proteínas em cepas de Fusarium (Hou et al. 2021a; Rhodes et al. 2021). No entanto, diferentemente dos imitadores clássicos de fitocitocinas, todos esses SCOOPLs parecem estar distribuídos em proteínas pertencentes a diferentes famílias. Por exemplo, um dos Fusarium SCOOPLs localiza-se no N-terminal de um regulador de transcrição putativo conservado em cepas de Fusarium (Hou et al. 2021a); outro Fusarium SCOOPL está presente no terminal C de uma topoisomerase de DNA (Rhodes et al. 2021).

Além disso, SCOOPLs também existem em uma proteína de função desconhecida conservada em Comamonadaceae bacteriana (Hou et al. 2021a). É importante ressaltar que os peptídeos sintéticos correspondentes a alguns desses SCOOPLs em Fusarium e Comamonadaceae são funcionais na ativação de respostas imunes dependentes de MIK2- e/ou BAK1/SERK4-, embora as atividades sejam mais fracas do que as SCOOPs de Arabidopsis (Hou et al. 2021a; Rhodes et al. 2021). O nocaute de um SCOOPL em F. oxysporum 5176 aumentou a patogenicidade fúngica em Arabidopsis (Hou et al. 2021a). Portanto, os SCOOPLs podem funcionar como MAMPs, em vez de fatores de virulência, para ativar respostas de PTI mediadas por MIK2-BAK1/SERK4-.

Em comparação com a ampla distribuição de SCOOPLs em fungos Fusarium spp. e Comamonadaceae bacteriana, SCOOPs de plantas estão presentes apenas em plantas de Brassicaceae e estão passando por uma expansão genética significativa (Gully et al. 2019). Isso sugere que os SCOOPs vegetais podem ter evoluído mais tarde do que os SCOOPLs microbianos. Além disso, a análise filogenética indica que os motivos peptídicos de Arabidopsis SCOOPs, Fusarium e Comamonadaceae SCOOPLs podem ter evoluído independentemente (Hou et al. 2021a). Além disso, os SCOOPs de plantas são derivados de pequenas proteínas precursoras de peptídeos, enquanto os SCOOPLs de Fusarium e Comamonadaceae residem em proteínas pertencentes a famílias distintas. A divergência de famílias de proteínas que abrigam SCOOP/SCOOPL também sugere que SCOOPs e SCOOPLs podem ter evoluído de forma convergente, mas é improvável por transferências horizontais de genes. Assim, prevê-se que os SCOOPs de plantas podem ter evoluído convergentemente para imitar SCOOPLs microbianos e amplificar a imunidade desencadeada por SCOOPL (Hou et al. 2021a).

Considerações finais e perspectivas

Descobriu-se que a sinalização endógena de peptídeos vegetais está envolvida na regulação da imunidade vegetal há muito tempo. Esses peptídeos imunomoduladores foram recentemente definidos como "fitocitocinas", um termo derivado de "citocinas" como um grupo de peptídeos que funcionam no sistema imune de metazoários. Progressos recentes descobriram que as fitocitocinas, como as citocinas, são produzidas e liberadas em compartimentos extracelulares quando as plantas sofrem invasões de patógenos; as fitocitocinas, como MAMPs e DAMPs, são reconhecidas por receptores localizados na membrana plasmática para ativar respostas PTI canônicas ou regular a imunidade da planta por meio de um mecanismo de sinalização exclusivo. No entanto, mais fitocitocinas e seus receptores cognatos ainda aguardam para serem identificados em plantas, principalmente em lavouras. A especificidade funcional e a coordenação entre diferentes fitocitocinas intra e interfamiliares permanecem amplamente desconhecidas. Esforços futuros são necessários para decifrar como as fitocitocinas especializam a resistência das plantas a uma classe de patógenos e como diferentes fitocitocinas se coordenam para alcançar um amplo espectro de resistência das plantas.

Várias sequências semelhantes a fitocitocinas foram identificadas em micróbios. Essas fitocitocinas codificadas por micróbios parecem funcionar como fatores de virulência ou MAMPs para amortecer ou ativar a imunidade da planta. Além disso, muitas fitocitocinas são percebidas por receptores evolutivamente próximos aos receptores de alguns MAMPs proteicos. Implica uma relevância evolutiva entre a sinalização de fitocitocinas e a sinalização de MAMP. Uma análise sistemática e comparativa de semelhantes a fitocitocinas em micróbios no nível do genoma pode lançar uma nova luz sobre a evolução da imunidade vegetal. PTI e imunidade desencadeada por efetores (ETI), dois níveis de vias imunes de plantas, demonstraram recentemente que se potencializam mutuamente (Ngou et al. 2021; Yuan et al. 2021). Será interessante determinar o envolvimento potencial de fitocitocinas em plantas ETI, e se a sinalização de fitocitocinas poderia funcionar como um ponto de conexão entre plantas PTI e ETI. Finalmente, algumas fitocitocinas imunológicas também atuam em processos de desenvolvimento e tolerância da planta a diversos estresses abióticos. Os mecanismos moleculares subjacentes à sinalização cruzada entre diferentes processos fisiológicos mediados por fitocitocinas precisam ser investigados. Abordar essas questões avançará nossa compreensão das funções das fitocitocinas e elucidará como as plantas integram diferentes respostas ao estresse por meio da sinalização das fitocitocinas.

Agradecimentos

Pedimos desculpas àqueles cujos trabalhos não são citados devido a limitações de espaço.

Contribuições dos autores

Todos os autores contribuíram para a redação do artigo. Os autores leram e aprovaram o manuscrito final.

Financiamento

O trabalho foi financiado pela National Science Foundation (NSF) (IOS1951094) e National Institutes of Health (NIH) (R01GM092893) para PH, Natural Science Foundation of Shandong Province (ZR2020MC022) e Youth Innovation Technology Project of Higher School in Shandong Província (2020KJF013) para SH As agências financiadoras não têm nenhum papel na concepção do estudo e na coleta, análise e interpretação dos dados e na redação do manuscrito.

Disponibilidade de dados e materiais

Não aplicável.

Declarações

Interesses competitivos

O autor PH é membro do Conselho Editorial e não esteve envolvido na revisão da revista ou nas decisões relacionadas a este manuscrito.

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