Self control of nitric oxide bioavailability in plants: molecular mechanisms and interplay with nitrate assimilation = Autorregulação da biodisponibilidade do óxido nítrico em plantas: mecanismos moleculares e relação com o processo de assimilação de nitrato

Autor(es)

Lucas Frungillo

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Biologia
• Data de defesa: 2015-07-23

Membros da banca

Ione Salgado; Carlos Takeshi Hotta; Luciano Freschi; Celso Eduardo Benedetti; Rafael Vasconcelos Ribeiro

• Orientador: Ione Salgado

Resumo

Este trabalho de Tese avalia mecanismos moleculares envolvidos na ação sinalizadora do radical óxido nítrico (NO) e sua relação com o controle da assimilação de nitrato na planta modelo Arabidopsis thaliana. Os objetivos desta Tese foram atingidos através do cultivo de plantas de A. thaliana selvagem e mutantes cognatos em condições controladas de disponibilidade de nutrientes, seguido da análise de expressão gênica por qPCR, determinação de atividades enzimáticas e conteúdo de metabólitos por espectro e fluorimetria e fracionamento de metabólitos por HPLC, bem como construção de transgênicos de interesse e análise de modificação pós traducional de proteína. No Capítulo I desta Tese apresento uma abrangente revisão científica publicada no periódico Brazilian Journal of Botany (DOI: 10.1007/s40415-013-0013-6) na qual mecanismos estabelecidos de produção, degradação e sinalização do NO são detalhados. Neste capítulo há um breve levantamento histórico sobre a compreensão científica da ação sinalizadora do radical NO em sistemas celulares e uma análise crítica e comparativa de como a homeostase deste radical é diferencialmente atingida em animais e plantas. Neste capítulo são introduzidas as informações necessárias no campo da sinalização redox mediada por NO que serviram de base para o desenvolvimento do trabalho experimental apresentado no capítulo a seguir. No Capítulo II apresento evidências experimentais originais de que a ação sinalizadora do radical NO em plantas impacta em sua própria degradação, através da regulação da atividade enzimática da GSNOR1, e síntese, através do processo de assimilação de nitrato. Este capítulo é apresentado conforme manuscrito publicado no periódico científico Nature Communications (DOI: 10.1038/ncomms6401). Neste trabalho mostramos que S-nitrosotióis suprimem a captação e redução do nitrato por transportadores e redutases específicos. Ainda, apresentamos um robusto conjunto de evidências que indica o controle da atividade enzimática da GSNOR1 através de uma S-nitrosilação inibitória. Concluímos, por tanto, que um novo mecanismo de autorregulação da biodisponibilidade do NO esteja envolvido na regulação da assimilação de nitrato em plantas e propomos um modelo que sumariza nossos achados. No Capítulo III apresento um texto submetido à publicação na forma de capítulo de livro no qual são analisados criticamente recentes avanços no campo da sinalização redox mediada por NO e do processo de assimilação de nitrato em plantas. Em especial, nossos achados experimentais são balizados em relação ao atual conhecimento científico, dessa forma podendo ser visto como uma extensão e aprofundamento à discussão apresentada no Capítulo II. Apresento neste capítulo uma detalhada descrição do processo de assimilação do nitrato e sua íntima associação à síntese e degradação do radical NO em plantas. Ao longo de todo o texto são destacados objetivos que considero promissores para o avanço de pesquisas na área de nutrição vegetal, em especial relacionadas à sinalização redox. Como contribuição científica desta Tese, propomos um novo mecanismo de autorregulação da biodisponibilidade do NO em plantas com relevante impacto no processo de assimilação de nitrato. Espero que essas novas propostas substanciem pesquisas e práticas agrícolas com o objetivo de aumentar a produção vegetal, mitigar perdas econômicas e reduzir a poluição ambiental causada pelo uso excessivo de fertilizantes (AU)

• Processo FAPESP: 11/08931-8 - Estudo do papel das enzimas S-nitrosoglutationa redutase (GSNOR) e nitrato redutase (NR) na modulação dos níveis de óxido nítrico (NO) em Arabidopsis thaliana
• Beneficiário: Lucas Frungillo Lima
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado