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Meccanismi di segnale e difesa nelle piante - Coggle Diagram
Meccanismi di segnale e difesa nelle piante
Trasduzione del segnale
Processo attraverso il quale le info ottenute dall'interazione tra recettore e proteine/host prodotte dal patogeno vengono poi trasportate nei siti dove viene prodotta la risposta immune.
Un segnale deve essere trasmesso alle altre strutture per avere la risposta nel nucleo. Attivazione delle
MAP chinasi
che portano ad un cambiamento nell'espressione dei geni.
Lavorano in serie una dopo l'altra per portare il segnale ricevuto a valle quindi l'importante è che siano connessi bene tra di loro. Le piante che attivano la riposta prima sono quelle che solitamente hanno successo nella difesa.
Proteina recettrice trans membrana
All'esterno ha una sorta di antenna che capta i prodotti del patogeno e li trasmette verso l'interno. È collegato con un sistema intracellulare regolato dalle chinasi con sistemi enzimatici che alterano lo stato allosterico delle proteine. LE
PR proteins
sono il risultato finale della risposta ad uno stress.
Alla fine di tutta la cascata del segnale prima di essere attivato il DNA vengono attivati dei
fattori di trascrizione
. Si attivano geni che sintetizzano proteine di difesa.
Il sistema immune ha i recettori transmembrana PRRs che determinano la risposta PTI, e i recettori intracellulari NLRs che determinano la risposta ETI.
Cambiamento ione calcio
Il cambiamento dello ione calcio rappresenta il primo segnale d'allarme per tutte le chinasi. Il segnale è dato dallo spostamento dello ione calcio, non dal suo incremento, il tutto avviene in meno di 5 minuti, con il risultato finale di dare l'impulso ai
ROS
per proteggere la pianta.
Picco di calcio durante la PTI e la ETI. Riconoscimento dei PAMP da parte della PRRs scatena subito lo spostamento dello ione calcio.
Il segnale non è solo nel sito di infezione, ma è in grado di viaggiare attraverso i tessuti portando lo stimolo anche a livello distale. Il trasporto avviene attraverso il
tessuto floematico
che permette una resistenza sistemica aquisita (SAR).
ROS
Sono dei potenti ossidanti che vengono attivati durante la cascata dei segnali. Molecole molto insolite che se presenti fanno capire alla pianta che c'è qualcosa che non va.
Accumulandosi nelle cellule stressate hanno l'obbiettivo di rendere inospitale la cellula ai patogeni (il suo scopo è quello di difendere la pianta), anche se accumulati in maniera molto importante possono portare alla morte cellulare tramite
reazione di ipersensibilità
. Muoiono alcune cellule che si sacrificano per tutto il resto dell'organo vegetale. Ecco perchè vanno attivati in maniera molto fine, va evitata una reazione negativa.
Possono essere prodotti da tutti gli organanelli, anche se in presenza di luce i cloroplasti e i perossisomi sono la maggior fonte di produzione.
Hanno 2 fasi, la prima a bassa ampiezza e transitoria che avviene a pochi minuti dal primo contatto con il patogeno, la seconda mantenuta nel tempo e rende inospitale la cellula.
Vengono prodotti con l'ausilio di enzimi
NADPH ossidasi
. Una proteina chinasica CDPK interagisce con proteine Rboh transmembrana che cambiano la conformazione interagendo con Rac, attivando le NADPH ossidasi. Una volta che i ROS hanno raggiunto la quantità necessaria l''accumulo continuo di ione calcio inibisce il sistema perchè non c'è più bisogno di produrre ROS.
Le cellule hanno un set di enzimi chiamati
spazini
che lavorando in via enzimatica demoliscono l'eccesso di acqua ossigenata per tenere sotto controllo il livello.
Funziona benissimi contro i patogeni biotrofi per il loro bisogno di cellule vive, mentre meno bene contro i necrotrofi, in questo caso bisogna giocare con la velocità.
La
HR
(reazione di ipersensibilità) porta alla rapida morte localizzata della cellula innescando la SAR associata all'incremento dell'ormone salicilato e delle proteine di patogenesi, porta ad un accumulo localizzato di composti anti microbici (fenoli) e rafforza le strutture cellulari limitrofe.
Questa reazione di ipersensibilità è stata paragonata alla
morte cellulare programmata
con gli organelli che si muovono attraverso le proteine elastiche della cellula, si blocca tutto il movimento degli organelli nel citoplasma, distruzione del citoscheletro, si formano vescicole e il collasso della cellula.