Relações coordenadas entre ciclo TCA e ciclo celular em células específicas em resposta ao alumínio em Arabidopsis thaliana
A maioria dos estudos demonstrando os mecanismos pelos quais as plantas resistem à presença do alumínio (Al) estão associados à contribuição de ácidos orgânicos (AOs). Com efeito, pouco ou nada parece ter sido explorado acerca de como células radiculares específicas modulam sua expressão gênica para lidar com tal condição. Não obstante, trabalhos anteriores revelam que, na presença de Al, uma resposta central é a reprogramação do ciclo dos ácidos tricarboxílicos (ciclo TCA). Ademais, agentes genotóxicos, incluindo o Al, induzem pausas no ciclo celular para que as células tenham tempo para reparar o DNA danificado e não transmiti-lo às células- filha. No entanto, pouco ou nada se sabe acerca de como o Al conecta o reparo do DNA ao metabolismo mitocondrial, bem como e em que extensão essa conexão impacta nas divisões celulares na presença do Al. Portanto, o presente estudo avaliou aspectos chaves dos ciclos TCA e celular em Arabidopsis thaliana, em um nível pós-transcricional e célula-específico de expressão gênica, responsáveis por conferir resistência ao Al. Buscou-se, também, investigar se o perfil de metabólitos na raiz inteira está mais intimamente correlacionado às análises de expressão gênica observadas nas células corticais, comprometidas com a proteção do órgão, ou nas células do centro quiescente, comprometidas com a sobrevivência e a manutenção da identidade das demais células. Para tanto, foram utilizadas plantas de Arabidopsis thaliana expressando a construção p:GFP-FLAG-RPL18, e com promotores individuais (i) Cauliflower mosaic virus 35S (p35S:FLAG-RPL18), quase constitutivo; (ii) plastid endopeptidase (pPEP:FLAG-RPL18), específico do córtex radicular das zonas de alongamento e maturação; e (iii) SCARECROW (pSCR:FLAG-RPL18), específico do centro quiescente e endoderme radicular. Os resultados ora obtidos apontam que, nas linhas transgênicas p35S e pSCR, a presença de Al alterou a expressão de genes envolvidos com o ciclo celular, ao passo que foram verificadas alterações na expressão de genes envolvidos com o ciclo TCA em todas as linhas, especialmente na pPEP. Tais resultados estão em consonância com as mudanças verificadas nas três linhas no que tange ao perfil de metabólitos, destacadamente o de AOs. Em adição, ao se investigar o translatoma de células com identidades distintas, foi possível observar que: (i) a expressão gênica é, aparentemente, regulada diferencialmente de acordo com essa identidade (status de diferenciação celular, função celular, etc.) e (ii) a expressão gênica célula-específica,particularmente em células indiferenciadas (centro quiescente e endoderme) e diferenciadas (zona cortical das regiões de alongamento e maturação) explica, em larga extensão, como plantas de Arabidopsis respondem à presença de Al mediante uma reprogramação da expressão gênica em grupos específicos de células radiculares. Tomados em conjunto, estes resultados sugerem uma alta plasticidade, a nível metabólico e de expressão gênica célula-especifica, como importante componente das respostas ao Al em Arabidopsis thaliana. Palavras-chave: Alumínio. Translatoma. Célula-específico. Ciclo TCA. Ciclo celular.
Plantas - Efeito do Alumínio, Alumínio - Toxicologia, Plantas - Metabolismo, Ciclo Celular, Histoquímica, Arabidopsis thaliana - Efeito do Stress
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