O receptor quinase SRF3 coordena o ferro

Nature Communications volume 13, Número do artigo: 4445 (2022) Citar este artigo

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O ferro é crítico para as interações patógeno-hospedeiro. Enquanto os patógenos procuram eliminar o ferro para se espalhar, o hospedeiro visa diminuir a disponibilidade de ferro para reduzir a virulência do patógeno. Assim, a detecção de ferro e a homeostase são de particular importância para prevenir a infecção do hospedeiro e parte da imunidade nutricional. Embora a ligação entre a homeostase do ferro e as vias de imunidade esteja bem estabelecida nas plantas, a forma como os níveis de ferro são detectados e integrados às vias de resposta imune permanece desconhecida. Aqui relatamos um receptor quinase SRF3, com um papel na coordenação do crescimento radicular, homeostase do ferro e vias de imunidade por meio da regulação das calose sintases. Esses processos são modulados pelos níveis de ferro e dependem dos domínios extracelular e quinase SRF3 que sintonizam seu acúmulo e partição na superfície celular. A imitação da elicitação bacteriana com o peptídeo flagelina flg22 fenocópia a regulação do SRF3 em níveis baixos de ferro e subsequentes respostas dependentes do SRF3. Propomos que o SRF3 faz parte das respostas de imunidade nutricional envolvidas na detecção de níveis externos de ferro.

O ferro é um micronutriente crítico para todos os organismos vivos. Embora o ferro seja muito abundante na crosta terrestre, sua biodisponibilidade é baixa. Os organismos desenvolveram mecanismos eficientes de captação de ferro que incluem uma variedade de sistemas associados a membranas que absorvem ferro não ligado ou ligado a moléculas de ligação de ferro1. Mamíferos adquirem ferro principalmente por meio da glicoproteína transferrina, enquanto bactérias, fungos e plantas desenvolveram diversos sistemas que incluem sideróforos, que são pequenos metabólitos secundários difusíveis de alta afinidade que quelam Fe3+ do ambiente circundante1. Nas plantas, as espécies de Graminaceae empregam sideróforos específicos da planta, enquanto as não-Graminaceae, como Arabidopsis thaliana, dependem de uma estratégia de absorção baseada na redução do ferro2.

Durante o ataque de patógenos, o ferro está no nexo da interação patógeno-hospedeiro, pois ambos os organismos competem por esse metal. Os patógenos eliminam o ferro do hospedeiro por meio da secreção de sideróforos, enquanto o hospedeiro visa sequestrar o ferro para prevenir a virulência do patógeno. Assim, a detecção externa de ferro do hospedeiro e a regulação interna da homeostase do ferro são de particular importância para prevenir a infecção por patógenos e fazem parte da primeira linha de defesa chamada imunidade nutricional3.

Em mamíferos, dois receptores, o receptor de transferrina 1 e 2 (TfR), que se ligam ao ferro associado à transferrina extracelular, desempenham um papel importante na regulação da detecção externa de ferro e homeostase3. Após a interação hospedeiro-patógeno, os sideróforos bacterianos superam o ferro do hospedeiro ligado à transferrina, o que, por sua vez, leva a uma perda de ferro, desencadeando respostas locais e sistêmicas independentes no hospedeiro4. Localmente, a perda de ferro induz a endocitose de TfR e o armazenamento intracelular de ferro via ferritinas. Sistemicamente, a ativação do TfR desencadeia a estimulação do complexo BMPR para aumentar a expressão de genes de captação de ferro4. Esta última resposta está interligada com as vias de defesa, uma vez que a via inflamatória da Interleucina-6 interage diretamente com o complexo BMPR para regular os genes de captação de ferro4. Em Drosophila melanogaster, foi demonstrado recentemente que a Transferrina-1 ativa as vias de imunidade de NF-κB, toll e imunodeficiência, mediando assim a imunidade nutricional através do controle da partição de ferro intracelular5.

Embora as plantas com flores não contenham TfR em seus genomas6, a homeostase do ferro e as respostas de defesa estão ligadas7. Aqui, os FERRETINHOS (FER) e a PROTEÍNA DE MACRÓFAGOS ASSOCIADOS À RESISTÊNCIA NATURAL (NRAMPs) mostraram estar envolvidos no sequestro de ferro após o ataque de patógenos8,9. Além disso, o transceptor de metal IRON-REGULATED TRANSPORT 1 (IRT1) é fundamental para montar respostas de defesa eficientes10. Assinaturas transcricionais de Pseudomonas simiae WCS417 e deficiência de ferro de longo prazo nas folhas exibem uma sobreposição de cerca de 20%, entre esses genes, e o fator de transcrição MYB DOMAIN PROTEIN 72 (MYB72) desempenha um papel na interface de ambas as vias de sinalização11. Recentemente, uma proteína efetora do patógeno foliar Pseudomonas syringae demonstrou desabilitar um regulador chave da homeostase do ferro, a E3 ligase BRUTUS (BTS), para aumentar o conteúdo de ferro apoplástico e promover a colonização12. Finalmente, a presença do sideróforo microbiano, deferrioxamina (DFO), afeta a paisagem transcricional da homeostase do ferro e dos genes da imunidade, sugerindo um papel dos sideróforos na mediação da imunidade nutricional10.