Heat Shock Proteins: Dynamic Biomolecules to Counter Plant Biotic and Abiotic Stresses

Resumo

Devido ao cenário atual de mudanças climáticas, as plantas precisam evoluir estratégias para sobreviver e desempenhar funções sob uma infinidade de estresses bióticos e abióticos, que restringem a produtividade vegetal. A manutenção da conformação funcional das proteínas vegetais e a prevenção da agregação de proteínas não nativas, que leva à interrupção metabólica, são de primordial importância. As proteínas de choque térmico (HSPs, do inglês Heat Shock Proteins) de plantas, como chaperonas, desempenham um papel fundamental na conferência de tolerância a estresses bióticos e abióticos. Além disso, as HSPs também melhoram a estabilidade de membranas e detoxificam as espécies reativas de oxigênio (ERO) ao regular positivamente o sistema de enzimas antioxidantes. Adicionalmente, utilizam ERO como sinal para moléculas induzirem a produção de HSP. As HSPs também aumentam a imunidade das plantas por meio do acúmulo e da estabilidade de proteínas relacionadas à patogênese (PR) sob vários estresses bióticos. Assim, para desvendar todo o sistema de defesa das plantas, o papel das HSPs é discutido com foco especial na resposta das plantas a estresses bióticos e abióticos, o que será útil no desenvolvimento de tolerância a estresses em culturas agrícolas.

Abstract

Due to the present scenario of climate change, plants have to evolve strategies to survive and perform under a plethora of biotic and abiotic stresses, which restrict plant productivity. Maintenance of plant protein functional conformation and preventing non-native proteins from aggregation, which leads to metabolic disruption, are of prime importance. Plant heat shock proteins (HSPs), as chaperones, play a pivotal role in conferring biotic and abiotic stress tolerance. Moreover, HSP also enhances membrane stability and detoxifies the reactive oxygen species (ROS) by positively regulating the antioxidant enzymes system. Additionally, it uses ROS as a signal to molecules to induce HSP production. HSP also enhances plant immunity by the accumulation and stability of pathogenesis-related (PR) proteins under various biotic stresses. Thus, to unravel the entire plant defense system, the role of HSPs are discussed with a special focus on plant response to biotic and abiotic stresses, which will be helpful in the development of stress tolerance in plant crops.