Nitric oxide function and signalling in plant disease resistance

Resumo

O óxido nítrico (NO) é uma das poucas moléculas de sinalização gasosa. Sua descoberta como o fator de relaxamento derivado do endotélio (EDRF, do inglês endothelium-derived relaxing factor) por Ignarro revolucionou a forma como o NO e os intermediários de nitrogênio reativo cognatos, que antes eram considerados moléculas tóxicas, são vistos. O NO está surgindo agora como uma molécula de sinalização fundamental nas plantas, onde  orquestra uma infinidade de atividades celulares associadas ao crescimento, ao desenvolvimento e às interações ambientais. Entre elas, destaca-se sua função na morte de células hipersensíveis das plantas e na resistência a doenças. Embora tenham sido propostas várias fontes para a biossíntese de NO, ainda não foram definidas rotas robustas e biologicamente relevantes para a produção de NO. Para elaborar a morte celular durante uma interação incompatível entre planta e patógeno, o NO funciona em combinação com intermediários reativos de oxigênio. Além disso, foi demonstrado que o NO regula a atividade das metacaspases, proteases evolutivamente conservadas que podem estar intimamente associadas à morte celular desencadeada por patógenos. Acredita-se também que o NO funcione em vários modos de resistência a doenças em plantas, regulando, por meio da S-nitrosilação, vários nós da via de sinalização do ácido salicílico (SA). Essas descobertas ressaltam o papel fundamental do NO nas interações planta-patógeno.

Abstract

Nitric oxide (NO) is one of only a handful of gaseous signalling molecules. Its discovery as the endotheliumderived relaxing factor (EDRF) by Ignarro revolutionized how NO and cognate reactive nitrogen intermediates, which were previously considered to be toxic molecules, are viewed. NO is now emerging as a key signalling molecule in plants, where it orchestrates a plethora of cellular activities associated with growth, development, and environmental interactions. Prominent among these is its function in plant hypersensitive cell death and disease resistance. While a number of sources for NO biosynthesis have been proposed, robust and biologically relevant routes for NO production largely remain to be defined. To elaborate cell death during an incompatible plant–pathogen interaction NO functions in combination with reactive oxygen intermediates. Furthermore, NO has been shown to regulate the activity of metacaspases, evolutionary conserved proteases that may be intimately associated with pathogen-triggered cell death. NO is also thought to function in multiple modes of plant disease resistance by regulating, through S-nitrosylation, multiple nodes of the salicylic acid (SA) signalling pathway. These findings underscore the key role of NO in plant–pathogen interactions.