Peptídeo impede reação excessiva do sistema imune em tomateiros

Pesquisadores das universidades de Tübingen e Hohenheim, na Alemanha, identificaram um peptídeo inédito em tomateiros que evita o acionamento desnecessário do sistema imune da planta. Chamado antiSys, o composto bloqueia os receptores da molécula Systemin, responsável por disparar reações de defesa contra herbívoros.

Em espécies como o tomateiro, o sistema de defesa se ativa diante de ferimentos causados por insetos. Nesses casos, a planta libera o peptídeo Systemin, que se liga ao receptor SYR1 e desencadeia a produção de compostos que inibem a digestão do herbívoro. O problema é que, se ativado em excesso ou sem ameaça real, o sistema compromete o desenvolvimento normal da planta.

O antiSys impede isso. Ele compete com o Systemin pelo mesmo receptor, mas sem ativá-lo. Em plantas saudáveis, o antiSys predomina. Quando há ataque, o Systemin é produzido em grandes quantidades e desloca o antiSys, ativando a defesa.

Mutantes sem antiSys

Usando edição genética por CRISPR/Cas9, os pesquisadores criaram mutantes de tomateiro que não produzem o antiSys. Os resultados foram drásticos: plantas com crescimento atrofiado, produção de frutos reduzida e até formação anormal de folhas e ramos.

Segundo o professor Georg Felix, da Universidade de Tübingen, mesmo pequenas quantidades de Systemin ativam a defesa nesses mutantes, pois o receptor SYR1 fica permanentemente desprotegido. Porém, ao eliminar também o receptor, os sintomas desaparecem. Isso comprova que o antiSys age diretamente sobre a percepção do Systemin.

Sistema complexo

A pesquisa também identificou uma família de peptídeos semelhantes ao Systemin. Além do já conhecido SYS1, os cientistas descobriram outros três agonistas: SYS2, SYS3 e SYS4, todos capazes de ativar a defesa vegetal. O antiSys é o único do grupo com ação antagônica.

Esses peptídeos pertencem a um grupo chamado fitocitocinas, sinalizadores que lembram as citocinas humanas por desencadearem respostas imunes. Como as interleucinas nos animais, as fitocitocinas vegetais são produzidas como pré-peptídeos e ativados por clivagem enzimática.

Expressão genética

A expressão dos genes que codificam esses peptídeos varia por tecido e condição. O antiSys apresenta expressão constante, enquanto os agonistas se expressam sob estímulo. Em raízes, por exemplo, há forte expressão de antiSys e de SYS3, mas ausência de SYS1. Em folhas, SYS1 predomina.

O antiSys também foi encontrado em outras solanáceas cultivadas, como batata, berinjela e pimentão, indicando que essa regulação imune está conservada na evolução das espécies do grupo.

Parâmetros moleculares

O estudo caracterizou os mecanismos moleculares do antiSys. Ele possui alta afinidade pelo receptor SYR1, semelhante ao Systemin, mas não ativa o receptor. Além disso, o antiSys impede que o SYR1 recrute correceptores da família SERK, necessários para sinalização.

Substituições em aminoácidos específicos transformam peptídeos agonistas em antagonistas. As posições 15 e 16, por exemplo, determinam se o peptídeo ativará ou inibirá o receptor. Essa descoberta pode orientar a síntese de compostos bioativos.

Implicações para a agricultura

Os dados mostram que o controle fino da defesa por meio do antiSys evita respostas desnecessárias e preserva o crescimento. Essa regulação se assemelha ao equilíbrio das interleucinas nos animais, onde a falta de antagonistas leva a doenças autoimunes.

Os autores sugerem que manipular o equilíbrio entre Systemins e antiSys pode gerar cultivares mais produtivos, sem abrir mão da resistência a insetos. Estratégias como edição genética ou aplicação externa de peptídeos poderão modular a imunidade vegetal com precisão.

Referência evolutiva cruzada

A estrutura do sistema Systemin/antiSys lembra o da família interleucina-1 (IL-1) em humanos. Ambos incluem moléculas ativadoras e inibidoras, processadas a partir de pré-peptídeos, liberadas em resposta a danos celulares, e que agem sobre receptores específicos com efeitos decisivos na fisiologia.

A semelhança sugere que antagonistas de citocinas podem representar uma solução convergente da natureza para regular respostas de defesa, tanto em plantas quanto em animais.

Outras informações em doi.org/10.1016/j.cell.2025.07.044