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Biossíntese, transporte e modo de ação do óxido nítrico durante a indução do metabolismo ácido crassuláceo (CAM) em Guzmania monostachia

Processo: 13/15108-1
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Doutorado
Vigência (Início): 01 de outubro de 2013
Vigência (Término): 31 de julho de 2016
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Botânica - Fisiologia Vegetal
Pesquisador responsável:Helenice Mercier
Beneficiário:Paulo Tamaso Mioto
Instituição-sede: Instituto de Biociências (IB). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:11/50637-0 - Competência para a expressão do metabolismo ácido das crassuláceas (CAM) em bromélia epífita: sinalização, modulação da expressão, perfil transcricional e interação com o metabolismo de nitrogênio, AP.TEM
Assunto(s):Óxido nítrico   CAM

Resumo

O metabolismo ácido crassuláceo (CAM) é uma importante adaptação das plantas a ambientes com pouca água. Algumas espécies mostram grande plasticidade quanto ao tipo de fotossíntese que realizam, podendo alternar entre a fotossíntese C3 e o CAM de acordo com condições ambientais. No caso de bromélias-tanque epífitas que realizam essa transição, constatou-se que ela não é uniforme ao longo da lâmina foliar, ocorrendo mais fortemente na porção apical da folha. A sinalização desse processo começou a ser estudada no Laboratório de Fisiologia Vegetal da USP e foram encontrados fortes indicativos da participação do radical livre óxido nítrico (NO) nesse processo. O NO é um sinalizador ainda pouco estudado na biologia, principalmente nas plantas. Esse gás já foi relacionado a diversos eventos, tanto de respostas a estresses quanto do desenvolvimento. No entanto, seus mecanismos de ação ainda permanecem bastante controversos, existindo uma discussão ainda maior sobre suas vias de biossíntese. As duas rotas mais bem estabelecidas de produção do NO consistem na nitrato redutase (NR), uma enzima bem conhecida da via de assimilação do nitrogênio e numa possível sintase do óxido nítrico (NOS), principal enzima produtora de NO em animais. Após ser sintetizado, o NO pode interagir com proteínas por meio da S-nitrosilação ou pode ser transportado, através da formação de S-nitrosoglutationa (GSNO). Tendo em vista que folhas de G. monostachia são induzidas ao CAM por estresse hídrico e que o NO participa dessa sinalização, o presente projeto visa estudar a produção,o transporte e o modo de ação do NO durante a indução ao CAM em folhas destacadas dessa espécie submetidas à escassez d'água. Para tanto, utilizar-se-á como modelo folhas destacadas de Guzmania monostachia, uma bromélia epífita com tanque C3-CAM facultativa. As folhas serão mantidas em PEG 6000 durante 8 dias, tempo esse necessário para que haja a expressão do CAM. Todas as análises serão feitas em duas regiões da folha (porções basal e apical), uma vez que o CAM se expressa com diferentes intensidades em cada uma dessas regiões. A indução ao CAM será verificada por meio da quantificação da abundância relativa de transcritos do gene Ppc1, da atividade da enzima forfoenolpiruvato carboxilase (PEPC), além do acúmulo noturno de ácidos orgânicos. Ao longo dos 8 dias, será quantificada a emissão de NO nas duas porções da folha, visando caracterizar temporal e espacialmente as flutuações nos teores desse sinalizador. Também serão utilizados seqüestradores e doadores de NO a fim de comprovar se ela seria indispensável à indução do CAM ou se o NO seria capaz de induzir a mudança fotossintética mesmo na ausência do estresse. Também serão inibidas as vias de síntese do NO dependentes da NR e da NOS, verificando qual delas afetaria mais a produção do radical. Além disso, a GSNO será dosada em três porções da folha (basal, mediana e apical) para verificar se esse composto seria, eventualmente, transportado da região basal para a região apical foliar. Finalmente, as proteínas que apresentarem S-nitrosilação, quando submetidas ao déficit hídrico, serão caracterizadas e, através do uso de inibidores de S-nitrosilação, também serão avaliadas quanto à essencialidade na participação da indução do CAM.

Publicações científicas
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
PIKART, FILIPE C.; MARABESI, MAURO A.; MIOTO, PAULO T.; GONCALVES, ANA Z.; MATIZ, ALEJANDRA; ALVES, FREDERICO R. R.; MERCIER, HELENICE; AIDAR, MARCOS P. M. The contribution of weak CAM to the photosynthetic metabolic activities of a bromeliad species under water deficit. Plant Physiology and Biochemistry, v. 123, p. 297-303, FEB 2018. Citações Web of Science: 1.
MIOTO, PAULO TAMASO; RODRIGUEZ-RUIZ, MARTA; MOT, AUGUSTIN CATALIN; ZUCCARELLI, RAFAEL; CORPAS, FRANCISCO J.; FRESCHI, LUCIANO; MERCIER, HELENICE. Alternative fluorimetric-based method to detect and compare total S-nitrosothiols in plants. NITRIC OXIDE-BIOLOGY AND CHEMISTRY, v. 68, p. 7-13, AUG 1 2017. Citações Web of Science: 1.
RODRIGUES, MARIA AURINEIDE; HAMACHI, LEONARDO; MIOTO, PAULO TAMASO; PURGATTO, EDUARDO; MERCIER, HELENICE. Implications of leaf ontogeny on drought-induced gradients of CAM expression and ABA levels in rosettes of the epiphytic tank bromeliad Guzmania monostachia. Plant Physiology and Biochemistry, v. 108, p. 400-411, NOV 2016. Citações Web of Science: 10.
Publicações acadêmicas
(Referências obtidas automaticamente das Instituições de Ensino e Pesquisa do Estado de São Paulo)
MIOTO, Paulo Tamaso. Sinalização do óxido nítrico sobre a regulação do Metabolismo Ácido das Crassuláceas (CAM) em Guzmania monostachia. 2016. Tese de Doutorado - Universidade de São Paulo (USP). Instituto de Biociências São Paulo.

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