As plantas podem utilizar suas defesas constitutivas contra predadores e patógenos. Adicionalmente, esses organismos podem induzir outros mecanismos de defesa, aumentando assim a capacidade defensiva em partes da planta distantes da região atacada. A lista das moléculas mais efetivas nas vias de defesa incluem os hormônios etileno (ET), ácido jasmônico (AJ) e ácido salicílico (AS) (PIETERSE et al., 2001). A fim de se delinear um perfil de defesa floral, foi realizada uma investigação acerca da expressão de defesa basal, e foram identificados 42 KOs relacionados à sinalização hormonal de plantas, observando-se as vias do ET, AJ, auxina (AU), giberelina (GB) e brassinosteroides (BR), como mostrado na Figura 7.
Figura 7: Rede de sinalização hormonal na espata de Z. aethiopica spathe. +u. ubiquitinação; +p. fosforilação; x. dissociação; . ativação; . efeito direto; . inibição. As moléculas identificadas nesse estudo foram destacadas com um sombreamento cinza.
Os fatores de transcrição ERF 1 e 2 (ethylene-responsive transcription factor) foram identificados entre os transcritos de Z. aethiopica e estão destacados na via do etileno na Figura 7. O etileno consiste em um hormônio vegetal que está intrinsicamente relacionado à germinação, senescência floral e foliar, amadurecimento do fruto entre outros processos de desenvolvimento da planta. Além disso, esse hormônio tem sido descrito com papel significativo na resposta da planta ao estresse abiótico e ataque de patógenos (PIRRELLO et al., 2012).
Ademais, o regulador ERF tem sido extensivamente estudado, principalmente na planta modelo Arabidopsis, e é conhecido como um fator trans-acting que se liga especificamente aos elementos cis-acting GCC-box na região promotora dos genes responsivos ao etileno (PIRRELLO et al., 2012). Os fatores ERFs podem ser controlados por condições como frio, seca, infecção por patógenos, ferimentos ou tratamentos com ET, AS ou AJ, e reciprocamente, pode regular os genes responsivos ao AS e AJ (SINGH et al., 2002; PIRRELLO et al., 2012).
Pirrello e colaboradores (2012) propuseram que esses ERFs possuem uma localização nuclear, entretanto o mecanismo que realiza seu transporte até o núcleo continua desconhecido. ERF 1 e 2 são reconhecidos por estarem presentes na defesa constitutiva das plantas e em resposta a estresses, e são únicos de plantas (SOLANO et al., 1998; SINGH et al., 2002). ERF1 foi apontado como um gene de expressão precoce ao etileno, e a expressão da proteína EIN3 é essencial e suficiente para iniciar o processo de ativação de ERF1. Além disso, ERF1 pode promover a expressão de EIN3 (SOLANO et al., 1998), e ERF2 também pode atuar como um ativador transcricional dos genes GCC-box no genoma de tabaco (OHTA et al., 2000).
Assim como descrito para a via do etileno, foi possível identificar os transcritos envolvidos na via do ácido jasmônico, como JAZ (jasmonate ZIM-contain protein), JAR1 (jasmonic acid-amino synthetase) e COI-1 (coronatine-insensitive protein). Recentemente os modos de ação de COI-1 e JAZ foram elucidados, e sabe-se que na presença de AJ, as proteínas JAZ são marcadas e degradadas pelo complexo SCF/COI, que é uma ligase E3 composto por Skp1, culina, uma proteína F-box e um motivo RING-H2. Esse complexo desempenha o papel, em Arabidopsis, de um controlador positivo do AJ, especificamente disparando a expressão dos fatores de transcrição MYC2/3/4 que são dependentes da expressão gênica do AJ (OH et al., 2013).
O AJ pode mediar processos que incluem o crescimento secundário, indução da floração e respostas aos estresses bióticos e abióticos (OH et al., 2013). Desta forma, AJ
apresenta uma habilidade conservada como elicitor nas vias de metabólitos secundários de plantas, assim como uma habilidade flexível de se comunicar com outros hormônios, como GA, AU, ET, AS e ácido abscísico (ABA). Essa característica permite a esse hormônio uma capacidade multifacetada para desempenhar diversos papéis no desenvolvimento da planta e em sua sobrevivência (PAUWELS e GOOSSENS, 2011).
Quatro dos KOs relacionados à hormônios foram identificados contendo transcritos envolvidos na via dos brassinosteroides (BR), incluindo BAK1 (brassinosteroid insensitive 1- associated kinase 1), BKI1 (BRI1 kinase inhibitor 1), BZR (brassinazole resistant 1 and 2) e TCH4 (touch gene 4) que podem ser observados na Figura 7. Os BRs são hormônios esteroides que estão envolvidos em uma diversidade de processos biológicos, tais como elongamento celular, floração, resistência à estresses bióticos e abióticos, entre outros (KARLOVA e DE VRIES, 2006). BAK1 é uma quinase receptora (LRR-RK), que é requerida para que ocorra uma rápida associação com FLS2 e EFR (EF-Tu receptor, regulador positivo), processo no qual ocorre uma integração entre o reconhecimento dos PAMPs (patogen-associated molecular pattern) e a sinalização de resposta (GIMENEZ-IBANEZ et al., 2009; OH et al., 2010). BAK1 pode também estar associada ao receptor hormonal BRI1 (brassinosteroid insensitive 1). Neste caso, BAK1 atua como um regulador positivo no controle do crescimento e desenvolvimento da planta (ZIPFEL, 2008; OH et al., 2010; ALBRECHT et al., 2012).
Adicionalmente, a fosfo-proteína BKI1 interage de forma altamente específica com o domínio quinase de BRI1, influenciando a interação do complexo BRI1-BAK1 (BELKHADIR e CHORY, 2006; ALBRECHT et al., 2012). Esses eventos ocasionam a ativação de BRI1 e a fosforilação das quinases sinalizadoras de BR citoplasmáticas (BSK), o que induz a transcrição de BZR1 (ALBRECHT et al., 2012). A expressão de BZR1 pode ser controlada negativamente por BIN2 (BR insensitive 2), resultando na defosforilação da proteína nuclear BZR1, o que causa um retardamento no desenvolvimento da planta (KARLOVA e DE VRIES, 2006).
BRI1 têm sido também reconhecido como regulador positivo de TCH4, atuando como uma endoxiloglucana transferase, e quando controlada por BR, AU ou algum estímulo abiótico, ela pode atuar em modificações da parede celular (XU et al., 1995; ILIEV et al., 2002). Além disso foi observado que AU é um dos controladores do crescimento e desenvolvimento vegetal (FU e WANG, 2011), e neste trabalho, a via deste hormônio foi representada por genes preditos incluindo AUX1 (auxin influx carrier), GH3 (auxin- responsive GH3 family), ARF (auxin response factor) e IAA (auxin-responsive protein
indole-3-acetic acid). O estímulo de AU relacionado aso genes GH3 e IAA têm sido amplamente estudados, uma vez que esses genes são considerados os genes de resposta primária ao estímulo de AU (LEYSER, 2006). Foi reportado que as proteínas AUX e IAA podem controlar negativamente ARF, atuando como um complexo repressor de ARF, e este complexo (AUX/IAA) também podem estar envolvidos na interação planta-patógeno, como por exemplo, atuando no reconhecimento da planta ao elicitor da flagelina flg22 (VANNESTE e FRIML, 2009; FU e WANG, 2011).
Adicionalmente, a família de proteínas GH3 pode também ser regulada pelos fatores ARF, contudo nem todas as proteínas GH3 são responsivas à auxina. Plantas de Arabidopsis (PARK et al., 2007) e arroz (ZHANG et al., 2007; ZHANG et al., 2009) que apresentam uma super-expressão de GH3, demonstraram uma deficiência dando origem a fenótipos mutantes com deficiência de auxina, que pode ser evidenciado na observação de modificações da resistência basal da planta associada à supressão da sinalização por auxina (FU et al., 2011; FU e WANG, 2011).
Foram também identificados transcritos da via das giberelinas, como GID1 (GA- insensitive dwarf 1), um receptor que se liga à GA e interage com as proteínas DELLA (reguladores negativos de GA) (PARK et al., 2013). A interação GID1-GA com as proteínas DELLA, resulta na degradação dessas últimas pelo complexo SCF (com descrito acima para AJ), que desencadeia a ação da GA. As GAs compreendem uma grande família de hormônios diterpenoides tetracíclicos que estão envolvidos na germinação de sementes, elongamento do meristema, maturação do pólen e transição do crescimento vegetativo para a floração, como também coordenam as respostas ao s estresses ambientais com alterações de temperatura e estresse osmótico (UEGUCHI-TANAKA et al, 2007; HIRANO et al., 2009 PARK et al., 2013).
A ausência de resposta a um determinado hormônio não pode ser compensada pela resposta à outros hormônios. Dessa forma, as respostas de defesa de toda a planta podem ser alteradas por modificações nos estímulos de luz e temperatura (BELKHADIR e CHORY, 2006). Existe uma clara comunicação entre a rede de sinalização hormona e o sistema de metabolismo secundário. As interconexões existentes nos permitem um vislumbre das defesas vegetais, particularmente no que tange à capacidade da planta em expressar suas moléculas de defesa em níveis basais na ausência de um patógeno (FU e WANG, 2011).