Oxyproline-rich glycoproteins
As proteínas ligadas à parede celular primária da planta são geralmente glicoproteínas. Elas são ligadas covalentemente à parede celular ou permanecem na parede celular no estado dissolvido. Algumas delas são enzimas, outras desempenham funções estruturais.
As glicoproteínas da parede celular são ricas em oxiprolina. As glicoproteínas ricas em oxiprolina (ORG) são moléculas lineares ricas em aminoácidos básicos. Um alto nível destes aminoácidos transforma a parede celular em uma barreira de policação ligando partículas com carga negativa ou células que são semelhantes a células bacterianas.
Todas as glicoproteínas ricas em oxiprolina possuem características estruturais comuns.
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Alto teor de oxiprolina, β-oxiamina ácido serina, treonina, e glicina ou alanina.
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Conteúdo de arabinose e galactose em igual proporção.
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Além de arabinose e galactose, outros açúcares e aminoácidos podem estar presentes.
As células vegetais secretam pelo menos três classes de glicoproteínas que contêm uma grande quantidade de oxiprolina: extensinas, proteínas de arabinogalactana e lectinas.
Extensina é secretada como uma proteína solúvel, fraca ligação às paredes celulares através de pontes de isoditirosina; eventualmente, um componente celular insolúvel é produzido. Dois terços da forma solúvel de extensina são hidratos de carbono, e um terço, proteínas. O peso molecular da cenoura extensina é de 86 kDa, e aproximadamente 36 kDa é liberado na desglicosilação. A extensina cruzada com os componentes da parede celular parece ser construída com o envolvimento de uma peroxidase específica.
Extensina tem uma composição incomum de aminoácidos: 41 mol.% de oxiprolina, 12 mol.% de serina, 10 mol.% de lisina, 8 mol.% de tirosina, e 0-11 mol.% de histidina. A falta de aminoácidos ácidos e o grande conteúdo de lisina e histidina determinam o ponto isoelétrico básico dentro de 10-12. A extensina da parede celular pode ser convertida em glicoproteína solúvel usando prolil hidroxilase e oxiprol arabinosil transferase. Ambas as enzimas estão localizadas no aparelho de Golgi. As cadeias laterais tri- e tetrarabinosídeos estão na sua maioria ligadas a resíduos de oxiprolina.
As proteínas arabinogalactanas são glicoproteínas solúveis contendo oxiprolina localizadas tanto no citoplasma como extracelularmente. Os aminoácidos das proteínas arabinogalactanas são na sua maioria oxiprolina, serina, alanina e glicina. As cadeias de arabinogalactanos e arabinogalactanos com alto grau de polimerização, assim como o núcleo ramificado de carboidratos do resíduo α-D-galac-topyranosyl estão ligados à oxiprolina. Os ácidos Arabinosídeo e Glicuron estão adicionalmente ligados ao núcleo. A hidroxilação da prolina e o transporte do arabinosídeo para a oxiprolina parecem proceder da mesma forma que na extensina.
E, finalmente, a terceira classe ORG é a das lectinas das plantas da família das Solanaceae que estão localizadas tanto intracelularmente como extracelularmente. Estas proteínas contêm 50-60% de oxiprolina, serina, glicina e cisteína, que são os aminoácidos dominantes. Os resíduos de arabinose estão ligados à oxiprolina, e os resíduos de galactosil à serina. ORGs de aglutinato de batata de estirpes avirulentas mas não virulentas da bactéria patogênica murcha Ralstonia solanacearum. Elas foram chamadas de “aglutininas” para distingui-las de lectinas estruturalmente semelhantes que possuem apenas baixa atividade hemaglutinadora. As aglutininas são compostos solúveis de paredes celulares que contêm até 61% de carboidratos. A parte dos carboidratos consiste em arabinose e uma pequena quantidade de galactose, glucose e glucosamina. O peso molecular é de 91 kDa, e diminui na deglicosilação para 56 kDa. Até agora, é difícil julgar se as aglutininas desempenham algum papel na relação planta-parasita.
Existem alguns fatos que mostram um papel protetor dos ORGs na resistência das plantas.
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Existe uma clara correlação entre o acúmulo de ORG nas paredes celulares do melão e a resistência do melão ao Gloeosporium lagenarium. A análise de vários sistemas fitopatogênicos mostrou que o enriquecimento da parede celular com ORG ocorre em várias espécies de plantas após inoculação com fungos, bactérias e vírus.
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O nível de oxiprolina (marcador ORG) nas paredes celulares cresce muito mais rapidamente após inoculação de cultivares resistentes do que cultivares suscetíveis.
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Aumento artificial, ou pelo contrário, a supressão do nível de ORG leva à respectiva indução ou inibição de resistência.
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Tratamento de tecidos vegetais com elicitores endógenos microbianos induzidos pela formação de ORG nos tecidos.
Os mecanismos da biossíntese de ORG ainda não estão completamente claros. Supõe-se que o etileno está envolvido neste processo, uma vez que os elicitores induzem a sua formação. Além disso, o etileno em si mesmo pode induzir a formação de ORG. Nas paredes celulares do melão, o conteúdo de ORG cresce várias vezes em resposta à inoculação com Gloeosporium lagenarium, o que é acompanhado por um forte aumento na produção de etileno na planta. Os elicitors deste fungo ou das paredes celulares do melão provocaram uma resposta semelhante. O tratamento das plantas de melão com etileno antes da inoculação aumentou tanto o conteúdo de ORG quanto a resistência, enquanto a inibição de ORG promoveu sua colonização pelo patógeno.
Inibição específica da biossíntese de etileno em tecidos vegetais inoculados ou tratados com elicitor suprimindo a deposição de oxiprolina nas paredes. O ácido aminociclopropanocarboxílico precursor do etileno induziu ORGs nos tecidos das plantas não tratadas, e também restaurou a formação de ORGs nos tecidos tratados com o inibidor.
O elicitor de Phytophthora megasperma induziu a síntese de etileno e ORGs nos hipocótopos de soja. Um aumento do conteúdo de oxiprolina também ocorreu na interação incompatível mas não compatível do pepino com o Cladosporium cucumerinum. Pelo contrário, a concentração de oxiprolina nas paredes celulares do trigo aumentou na inoculação com uma linha compatível de Erysiphe graminis.
Acumulação de ORGs e seu mRNA nos tecidos infectados e cultura celular ocorreu nos grãos afetados pelo Colletotrichum lindemutianum, acompanhada de ativação temporária de prolil hidroxilase e arabinosil transferase. A arabinosil transferase está ligada ao aparelho de Golgi, enquanto a prolil hidroxilase está concentrada no retículo endoplasmático.
Um aumento no nível de ORG nas paredes celulares dos tecidos infectados altera fortemente as suas propriedades. Como polímeros, os ORGs fortalecem a superfície celular, e como polinizações, alteram a carga superficial.
G genes ORG de cenoura, tomate e feijão foram clonados e sequenciados. Nos três casos, os genes possuíam uma homologia considerável um ao outro e continham uma sequência de repetição característica que codifica o pentapéptido de serina-quatro prolina. A formação de ORG é codificada por uma família de genes que são regulados de forma diferente em plantas feridas ou infectadas.
A quantidade e taxa de acúmulo de mRNA para ORG nos hipocótopos de feijão inoculados com uma raça incompatível de C. lindemuthianum foram encontrados como sendo consideravelmente maiores do que numa interação compatível. Foi também demonstrado que o mRNA para ORGs também foi acumulado em tecido não infectado além do local de inoculação, o que foi indicativo de um caráter sistêmico de sua formação.
Assim, a parede celular da planta contém glicoproteínas, muitas delas possuindo atividade de fermentação. Algumas delas, especialmente peroxidases e glicosilidrolases, podem desempenhar um papel importante nas respostas de defesa das plantas contra os fitopatógenos. Por exemplo, a peroxidase específica está envolvida na biossíntese da lignina e na formação de pontes de isoditirose de extensina, bem como as pontes onde as paredes celulares estão ligadas por ácido ferúlico. As glicosilidrolases, como componente comum das paredes celulares das plantas, podem ser responsáveis pela liberação de oligossacarinas das paredes celulares das plantas ou fungos.