Você pode fazer a chave produtoItens receber o array de produtos.
Por exemplo.
$produtos = [
'info4' => 'd',
'info5' => 'e',
'info6' => 'f'
];
$dados = [
'info1' => 'a',
'info2' => 'b',
'info3' => 'c',
'novoArray' => $produtos
];
A saída seria essa
array(4) { ["info1"]=> string(1) "a"
["info2"]=> string(1) "b"
["info3"]=> string(1) "c"
["novoArray"]=> array(3)
{
["info4"]=> string(1) "d"
["info5"]=> string(1) "e"
["info6"]=> string(1) "f"
}
}