As raízes das plantas são uma maravilha. Enquanto as raízes absorvem água e nutrientes do solo, elas são expostas a todos os tipos de micróbios do solo. Alguns micróbios são bons e promovem o crescimento das plantas, enquanto outros atacam as raízes e causam doenças. Em defesa de um ataque de fitopatógeno, as plantas podem ter vários mecanismos de defesa. Uma delas é mudar as paredes das células das raízes para criar uma “barricada” que impeça a entrada do patógeno.
Doutor Romain Castilleux da Universidade Sueca de Ciências Agrícolas e colegas de quatro institutos franceses relatou em 2019 que as extensinas, um grupo de proteínas da parede celular, são importantes para fornecer a planta modelo, Arabidopsis thaliana contra o fitopatógeno, Phytophthora parasitica. No ano seguinte, os Drs. Li Tan e André Mort comentou sobre os métodos de pesquisa usados para medir os níveis de extensinas nas raízes das plantas por Castilleux e colegas.Em resposta, Castilleux e seus colegas ajustaram sua abordagem e agora relatam novos resultados que continuam a apoiar suas descobertas de pesquisa sobre extensinas. Esta história de investigação dos mecanismos desconhecidos por trás da montagem da parede celular e cientistas debatendo métodos de pesquisa demonstra como a pesquisa funciona.
Embora quase todos possam se lembrar da ilustração da célula vegetal na aula de biologia, as paredes celulares das plantas geralmente eram apenas uma linha, envolvendo o citoplasma “excitante”, mitocôndria, ribossomo e outros. No entanto, as paredes das células vegetais representam uma das redes estruturais mais complexas da natureza. A rede em nanoescala consiste principalmente em polímeros de polissacarídeos, como celulose, hemicelulose e pectina, mas geralmente inclui glicoproteínas e lignina. As extensinas são glicoproteínas da parede celular que estão envolvidas no desenvolvimento do embrião, no crescimento do pelo radicular e na montagem e estrutura da parede celular.
Em 2018, Castilleux e colegas revisou o papel das extensinas da parede celular nas interações planta-micróbio e levantou a hipótese de que as extensinas se interligariam em resposta à infecção patogênica para limitar a entrada da doença. Os pesquisadores destacaram o potencial do uso de anticorpos para detectar extensina epítopos (pedaços específicos do antígeno ao qual um anticorpo se liga). Em seguida, o acúmulo de extensinas pode ser visualizado usando microscopia confocal a laser em seções de raízes cortadas. Sugeriu-se que a produção de extensinas dependa da arabinosilação (adição de arabinose, um monossacarídeo contendo cinco átomos de carbono e um grupo funcional aldeído) permitindo a formação de ligações cruzadas essenciais para a montagem e organização da parede celular. No final da revisão, Castilleux e colegas sugeriram que a arabinosilação de extensinas é crucial na resposta imune das plantas contra patógenos do solo. Isso levou seus estudo em 2019, testando essa hipótese.
Castilleux e colegas infectados Arabidopsis mutantes que foram alterados para ter uma resposta imune normal ou nenhuma, e têm diferentes níveis de extensina glicosilação (ligação do polissacarídeo à proteína extensina) com o patógeno do solo, Phytophthora parasitica para testar se as extensinas são importantes na resposta imune. Os pesquisadores usaram microscopia de imunofluorescência em crianças de 9 dias A. thaliana raízes usando anticorpos específicos anti-extensina.
“Nossas descobertas sugerem que a glicosilação de extensinas, e mais especificamente sua arabinosilação, é essencial para a remodelação da parede celular durante a resposta imune de A. thaliana células da raiz”, Castilleux e colegas concluíram seu estudo em 2020.
Em resposta a este estudo, Tan e Mort escreveram um comentário, expressando algumas preocupações sobre os métodos e conclusões do estudo, especialmente se os epítopos usados são realmente específicos para extensina arabinosídeos.
“Embora possamos ser persuadidos de que as extensinas foram altamente expressas nas pontas das raízes antes e depois da elicitação, os complicados padrões de reconhecimento de anticorpos e as mudanças de padrão para cada mutante após a elicitação tornam difícil explicar os dados, enfraquecendo assim a evidência real”, Tan e Mort escreveu.
Eles acrescentaram que seria muito interessante testar experimentalmente se há níveis mais altos de reticulação intermolecular de extensina em resposta a um ataque de micróbios.
Em resposta, Castilleux e colegas forneceram evidências da resposta de reticulação usando novos A. thaliana mutantes (PEROXIDASES 33 e 34) que poderia catalisar a reticulação de extensinas. Nenhuma extensina pôde ser visualizada no mutante que não tinha resposta imune, mas altas quantidades de extensina puderam ser observadas no mutante de reticulação.
“Isso sugere que a mutação dos genes que codificam PEROXIDASES 33 e 34 afeta a detecção do epítopo de extensina LM1 (e possivelmente a formação de ligações cruzadas de extensina) em resposta a [indução de resposta imune]”, escreveram Castilleux e colegas.
Embora existam muitos desafios técnicos para descobrir qual mecanismo (arabinosilação, glicosilação, reticulação) é crucial para a produção/incorporação de extensina na parede celular, Castilleux mostrou o potencial de usar plantas mutantes e imunomarcação.
“Em conclusão, as extensinas parecem desempenhar um papel importante na defesa da raiz, sendo a arabinosilação essencial para o seu correto funcionamento, provavelmente através de uma reticulação controlada catalisada por peroxidases específicas da parede celular.”
