Participación de las cinasas MPK6 y TOR en la respuesta inmune de Arabidopsis thaliana contra Pseudomonas aeruginosa PAO1 con modificación en la producción de CDPs

Abstract

Plants, as sessile organisms are exposed to abiotic and biotic factors that cause stress. Pseudomonas aeruginosa PAO1 is an opportunistic pathogen for humans and plants. Direct exposure of Arabidopsis thaliana to the P. aeruginosa PAO1 strain causes plant death by producing a wide range of virulence factors, mainly regulated by quorum detection systems. P. aeruginosa PAO1 produces the cyclodipeptides (PAO1-CDPs), cyclo(L-Pro-L-Phe), cyclo(L-Pro-L-Tyr), cyclo(L-Pro-L-Val), and cyclo(L-Pro-L-Leu). PAO1-CDPs have auxin-like activity in plants as plant growth-promoting molecules through activating the Target of Rapamycin Pathway (AtTOR). On the other hand, the defense mechanisms of plants are regulated through the production of phytohormones such as salicylic acid (SA) and jasmonic acid (JA) that are induced by plant pathogens through the perception of pathogen-associated molecular patterns (PAMPs), activating defense genes such as PR-1 associated with SA and LOX2 associated with JA. The synergy between JA and SA occurs in the systemic acquired response (SAR), while its antagonism occurs in the induced systemic response (ISR). Defense mechanisms involve signaling cascades such as mitogen-activated protein kinases (MAPK) or the TOR pathway as a switch that re-directs energy toward defense or growth. For all the above, this work was aimed at describing the participation of AtTOR and MPK3/MPK6 in the defense response of A. thaliana to the pathogenicity P. aeruginosa PAO1, identifying that the proteins kinases AtTOR and MPK3/MPK6 are involved in the immune response of A. thaliana, where AtTOR is deactivated.

Las plantas como organismos sésiles están expuestas a factores abióticos y bióticos que les causan estrés. Pseudomonas aeruginosa PAO1 es un patógeno oportunista para humanos y plantas. La exposición directa de Arabidopsis thaliana a la cepa P. aeruginosa PAO1 causa la muerte de las plantas al producir una amplia gama de factores de virulencia, que están regulados principalmente por sistemas de detección de quórum. P. aeruginosa PAO1 produce los ciclodipéptidos (PAO1-CDPs), ciclo(L-Pro-L-Phe), ciclo(L-Pro-L-Tyr), ciclo(L-Pro-L-Val) y ciclo(L-Pro-L-Leu). Los PAO1-CDPs tienen actividad similar a las auxinas en las plantas, actuando como moléculas promotoras de crecimiento vegetal a través de la activación de la vía Diana de la Rapamicina (AtTOR). Por otro lado, los mecanismos de defensa de las plantas se regulan a través de la producción de fitohormonas como el ácido salicílico (SA) y el ácido jasmónico (JA), que son inducidos por patógenos de plantas mediante el censado de patrones moleculares asociados a patógenos (PAMPs), activando genes de defensa como PR-1, asociado a SA, y LOX2, asociado a JA. La sinergia entre JA y SA se presenta en la respuesta sistémica adquirida (SAR), mientras que su antagonismo ocurre en la respuesta sistémica inducida (ISR). Los mecanismos de defensa implican la participación de cascadas de señalización, como las de proteínas cinasas activadas por mitógenos (MAPK) o la vía TOR, que controlan un interruptor que dirige la energía hacia la defensa o el crecimiento. Con base en lo anterior, este trabajo se encamino a describir la participación de las proteínas AtTOR y MPK3/MPK6 en la respuesta de defensa de A. thaliana ante la patogenicidad de P. aeruginosa PAO1, permitiendo identificar que estas cinasas están implicadas en la respuesta inmune de A. thaliana, a través de la desactivación AtTOR y la activación de MPK3/MPK6, para activar la respuesta sistémica adquirida (SAR).