Detecção em Tempo Real da Produção de Espécies Reativas de Oxigênio na Resposta Imune em Arroz com Ensaio de Quimioluminescência
Summary
Aqui, descrevemos um método para a detecção em tempo real da produção de espécies reativas de oxigênio (EROs) apoplásicas em tecidos de arroz em resposta imune desencadeada por padrão molecular associado a patógenos. Este método é simples, padronizado e gera resultados altamente reprodutíveis em condições controladas.
Abstract
Espécies reativas de oxigênio (ROS) desempenham papéis vitais em uma variedade de processos biológicos, incluindo a detecção de estresses abióticos e bióticos. Após a infecção do patógeno ou desafio com produtos químicos associados a patógenos (padrões moleculares associados a patógenos [PAMPs]), uma série de respostas imunes, incluindo uma explosão de ROS, são rapidamente induzidas em plantas, o que é chamado de imunidade desencadeada por PAMP (PTI). A explosão de ROS é uma resposta característica do PTI, que é catalisada por um grupo de NADPH oxidases localizadas na membrana plasmática – as proteínas da família RBOH. A grande maioria das ERO compreende peróxido de hidrogênio (H2 O2), que pode ser fácil e constantemente detectado por um método de quimioluminescência à base de luminol. A quimioluminescência é uma reação produtora de fótons na qual o luminol, ou seu derivado (como L-012), sofre uma reação redox com ROS sob a ação de um catalisador. Este trabalho descreve um método otimizado de quimioluminescência baseado em L-012 para detectar a produção de ROS de apoplasto em tempo real após a elicitação por PAMP em tecidos de arroz. O método é fácil, estável, padronizado e altamente reprodutível sob condições firmemente controladas.
Introduction
As espécies reativas de oxigênio (EROs) compreendem uma série de derivados quimicamente ativos do oxigênio, incluindo radicais ânion superóxido (O2-) e seus derivados, radicais hidroxila (OH-), peróxido de hidrogênio e produtos de oxigênio singlete ou reações de oxidação-redução, que são constantemente produzidos em plastídios e cloroplastos, mitocôndrias, peroxissomas e outros locais subcelulares 1 . As ERO desempenham papéis importantes em muitos processos biológicos e são essenciais para todas as plantas 2,3,4. O amplo espectro de funções das ROS varia desde a regulação do crescimento e desenvolvimento até a percepção de estresses abióticos e bióticos 5,6,7,8.
No sistema imune vegetal, os receptores localizados na membrana plasmática das células vegetais – os chamados receptores de reconhecimento padrão (PRRs) – percebem padrões moleculares associados a patógenos derivados de patógenos (PAMPs). Esse reconhecimento desencadeia uma série de respostas imunes rápidas, incluindo influxo de cálcio, explosão de ROS e cascata MAPK; assim, essa camada de imunidade é denominada imunidade desencadeada por PAMP (PTI). O ROS burst é uma resposta marcante do ITP, cuja determinação é amplamente aplicada em estudos relacionados a PTI 9,10. A produção de EROs desencadeada por PAMPs é atribuída às proteínas da família NADPH oxidase residentes na membrana plasmática, ou proteínas da família RBOH (respiratory burst oxidase homolog), que transferem elétrons de NADPH citosólico ou NADH para oxigênio extracelular para produzir superóxido (O 2–) que é espontaneamente convertido em peróxido de hidrogênio (H 2 O 2) pela superóxido dismutase8 . A explosão de ROS desencadeada por PAMP é bastante rápida, aparecendo apenas alguns minutos após o tratamento com PAMP e atingindo um pico de ~10-12 min. A grande maioria das moléculas de ROS compreende peróxido de hidrogênio (H2 O2), que pode ser fácil e constantemente detectado com um ensaio de quimioluminescência.
Na quimioluminescência, o reagente quimioluminescente reage com oxigênio ativo, sob a ação de um catalisador, para produzir os intermediários de estado excitado. Em seguida, os elétrons no produto retornam ao estado fundamental através de transição não radiativa e emitem fótons. Os quimioluminescentes comuns incluem luminol e L-012, com luminol dominando a aplicação11,12,13. No entanto, mais pesquisadores estão escolhendo L-012 para detectar a produção de ROS, uma vez que L-012 tem uma eficiência de emissão de luz muito maior sob condições de pH neutro ou quase neutro em comparação com o luminol.
Este trabalho descreve um método otimizado de quimioluminescência, baseado em L-012, para a detecção em tempo real da produção de ERO após a eliciação de PAMPs em tecidos-discos foliares e bainha de arroz (Oryza sativa). O método aqui apresentado é simples, estável e padronizado, e é altamente adaptável para atender a diferentes necessidades experimentais. Os dados obtidos com este método são altamente reprodutíveis sob condições firmemente controladas.
Protocol
Representative Results
Discussion
O objetivo deste estudo foi estabelecer um método altamente eficiente para quantificar a produção precoce de ERO em resposta ao PAMP em tecidos de arroz. Este método fornece um procedimento padronizado para a determinação em tempo real de ROS de apoplasto produzido a partir de tecidos de arroz tratados. Este método é simples na operação, baixo custo, claro na composição e independente de kits comerciais. Usando este método, os pesquisadores podem estudar a produção em tempo real de ROS apoplasto quando as …
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabalho foi apoiado por subsídios da Shanghai Natural Science Foundation (Número de Bolsa: 21ZR1429300/BS1500016), Shanghai Jiao Tong University (Programa Agri-X, Número de Bolsa:AF1500088/002), Shanghai Collaborative Innovation Center of Agri-Seeds (Número de Bolsa: ZXWH2150201/001) para Jiangbo Fan, e pelo Projeto de Colaboração de Engenharia Médica da Shanghai Jiao Tong Univesity (Número de Bolsa: 21X010301734) para Can Li.
Materials
| 96-well microtiter plate | WHB | WHB-96-01 | |
| Ethanol absolute | Innochem | A43543 | |
| flg22 | Sangon Biotech | p20973 | PAMP |
| Gen5 | BioTek | software | |
| L-012 | FUJIFILM | 120-04891 | 8-amino-5-chloro-7-phenyl-2,3-dihydropyrido [3,4-d] pyridazine-1,4-dione, CAS #:143556-24-5 |
| Microplate reader | BioTek | Synergy 2 | |
| MS Medium | Solarbio | M8521 | |
| NaCLO | Aladdin | S101636 | |
| Peroxidase from horseradish (HRP) | Sigma | P8375 | |
| Phytagel | Sigma | P8169 | |
| Sampler | Miltex | 15110-40 | |
| Sucrose | Sangon Biotech | A502792 | |
| Tris | Sangon Biotech | A610195 |
Riferimenti
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