Comunicação cruzada entre imunidade antiviral, antibacteriana e eventos de desenvolvimento mediados pelos receptores NIK1, NIK2 e NIK3 - Ferreira, Marco Aurélio (2021)
As proteínas NIKs (NSP- INTERACTING KINASE), são LRR-LRKs (leucine-rich repeat receptor-like kinase) que se localizam na membrana plasmática e foram identificadas inicialmente por interagirem com a proteína NSP (NUCLEAR SHUTTLE PROTEIN) de geminivírus. NIK1 pertence à subfamília II de LRR-RLKs, cujos membros contém cinco repetições de leucina no domínio extracelular, e forma um sub-grupo contendo NIK1, NIK2 e NIK3. NIK1 e NIK2 divergem quanto a funcionalidade e estrutura de NIK3, sendo NIK1 a mais bem caracterizada, atuando na imunidade antiviral. Recentemente, foi demonstrado por meio de análises cêntricas da rede de interações entre receptores LRR de membranas que NIK1 e NIK3 formam “hubs” com alto grau de centralidade e, portanto, presume-se que sejam altamente influentes como transmissores de informação nas células. Estas observações levantaram as hipóteses de que NIK1 e NIK3 pudessem estar envolvidos em diversas vias de sinalização celular. Assim sendo, o objetivo dessa investigação foi caracterizar o envolvimento de NIK1, NIK2 e NIK3 em vias de sinalização de defesa e desenvolvimento. Nós relatamos primeiro que NIK1, anteriormente mostrado como um regulador positivo da imunidade antiviral de plantas, atua como um regulador negativo da imunidade antibacteriana. NIK2 também demonstrou funcionar como um supressor de imunidade desencadeada por PAMP (PTI). Embora a inativação de NIK2 não tenha afetado à infecção por Pseudomonas syringae pv. tomate (Pst) DC3000 e P. Syringae pv. maculicola (Psm) ES4326, o mutante nik2-1 mostrou ser mais suscetível ao crescimento de Pst DC3000 hrcC, o mutante de secreção não patogênico Pst DC3000 tipo III, demonstrando a modulação negativa de PTI por NIK2. A modulação negativa de PTI mediada por NIK1 foi mais forte do que NIK2. As plantas que são nik1 nulo exibiram morfologia anã, maior resistência a doenças causadas pela bactéria Pseudomonas Syringae e respostas PTI aumentadas por flagelina bacteriana, que foram restaurados pela reintrodução de NIK1. De forma consistente, as linhagens de superexpressão de NIK1 exibiram um fenótipo oposto. Além disso, NIK1 regulou negativamente a formação do complexo FLS2 / BAK1 e respostas mediadas por flg22. As interações entre NIK1 e o receptor de flagelina FLS2 e o co-receptor BAK1 foram aumentadas após a percepção de flg22, revelando um novomecanismo regulador de PTI por um RLK. Além disso, a percepção de flg22 induziu a fosforilação de NIK1 e RLP10A in vivo e, por sua vez, ativou o ramo de controle de tradução a jusante da sinalização antiviral. O mecanismo subjacente proposto para a modulação inversa mediada por NIK1 da imunidade antiviral e antibacteriana pode permitir que bactérias e vírus ativem respostas imunes do hospedeiro uns contra os outros. Em relação ao NIK3, propusemos pesquisar seu envolvimento na defesa e no desenvolvimento examinando primeiro o transcriptoma induzido por NIK3. Também examinamos o efeito do tratamento com brassinosteróides na variação global da expressão gênica em linhas de superexpressão de NIK3. Os resultados dessas análises genômica funcional confirmaram que NIK3 pode estar envolvido na defesa e no desenvolvimento. NIK3 pode estar envolvido na sinalização de citocinina (CK) em vez da sinalização de BR. Em comparação com Col-0, BR induziu respostas semelhantes em linhagens de superexpressão de NIK3. No entanto, a superexpressão de NIK3 regulou negativamente nove genes envolvidos na percepção e homeostase de CK, incluindo dois receptores de CK, AHK4 e AHK5, duas proteínas de fosfotransferência de histidina (AHPs), AHP1 e AHP5, reguladores positivos da sinalização de CK que fosforilam as ARRs do tipo B (Regulador de resposta de Arabidopsis). ARR4 e ARR8 retransmitem o sinal de CK do citoplasma para o núcleo para induzir a expressão de genes. Como um regulador negativo da sinalização de CK ARR15, um ARR tipo B, foi induzido por NIK3. Os transportadores de purinas e derivados PUP1, PUP2 e PUP14 foram regulados negativamente por NIK3. O PUP14 é um regulador negativo da detecção de CK, pois transporta a CK do apoplasto para o citosol; assim, impedindo AHKs de detectar CK e iniciar a sinalização. Portanto, a superexpressão de NIK3 revelou a regulação de uma série de genes associados à sinalização de CK. Especificamente, os principais reguladores da percepção e sinalização de CK foram reprimidos pela superexpressão de NIK3, sugerindo que NIK3 pode controlar negativamente a sinalização de CK. A superexpressão do NIK3 também regulou negativamente os genes associados às respostas imunológicas. Estes incluem os PRR-RLKs, FLS2 e EFR, que reconhecem os PAMPs bacterianos fls2 e EF-Tu para iniciar PTI, MAPK e fatores de transcrição WRKYs, envolvidos nas respostas imunes. Da mesma forma, NIK3 regulou negativamente os genes R, RRS1 e RPM1, bem como FRK1, um modulador das respostas imunes. Apesar da regulação negativa dos genes de defesa mediada por NIK3, PTI não foi aparentemente afetado, uma vez que a infecção por Pst DC3000 e o crescimento em linhagens superexpressando NIK3 foram semelhantes a Col-0. Portanto, é razoável supor que NIK3 regule principalmente ETI. Coletivamente, esses resultados sugerem que NIK3 é predominantemente um reguladornegativo da sinalização e desenvolvimento, como na sinalização de CK, e da resposta imune, do tipo ETI. Palavras-chave: Imunidade antiviral. Imunidade antibacteriana. Desenvolvimento. RNA-seq