Integração dos estresses osmótico e do RE no processo de morte celular: reguladores positivos e negativos da via de sinalização são conservados em plantas
A via de resposta mediada por proteinas ricas em asparagina (NRPs), as quais apresentam o dominio de desenvolvimento e morte celular (DCD), foi primeiramente identificadas em soja (Glycine max), pela capacidade de mediar o processo de morte celular derivado de um prolongado estresse no retículo endoplasmatico (RE), estresse osmótico, seca ou senescencia foliar associada ao desenvolvimento. Como um braço da via de resposta de estresse no RE que se conecta com outras respostas induzidas pelo ambiente, a via de morte celular mediada por NRP/DCD permite a celula uma adaptação versatil a diferentes estresses. Assim, a modulação desta via pela expressão constitutiva do chaperone molecular BiP promove uma melhor adaptação de linhagens transgenicas à seca. BiP alivia a propagação do sinal de morte celular pela modulação da expressão e atividade de componentes da via de morte celular GmNRP-A, GmNRP-B and GmNAC81.. Neste trabalho, nós apresentamos varias linhas de evidencia que a via de morte celular mediada por NRP/DCD também se propaga em arabidopsis com caracteristicas de morte celular programada. Primeiramente, o genoma de arabidopsis apresenta sequencias conservadas de GmNRPs e GmNAC81, denominadas AtNRP-1, AtNRP-2, ANAC036 e VPE-γ, as quais compartilham analogia funcional com os genes de soja. Como os ortologos em soja, tanto AtNRPs quanto ANAC036 induzem morte celular programada quando expressos ectopicamente em folhas ou protoplastos de tabaco. Além disso, a linhagem mutante nula de AtNRP1 apresenta hipersensibilidade ao estresse osmotico induzido por PEG, um fenótipo que pode ser complementado pela expressão ectopica de ou GmNRP-A ou GmNRP-B. Segundo, AtNRPs e ANAC036 são induzidos por estresses osmotico e do RE em nivel que foi modulado, similarmente em soja , pela superexpressão de BiP. Terceiro, como componente da via de morte celular mediada por NRP/DCD, a indução induzida por estresse de ANAC036 foi relacionada à função de AtNRPs. Finalmente, a superexpressão de BiP também confere tolerancia a estresse hídrico em arabidopsis, provavelmente devido à capacidade de inibir a via de morte celular mediada por NRP/DCD induzida por seca. Nós mostramos que soyBiPD modula tanto a expressão quanto a tividade dos componentes da via de morte celular mediada por NRP/DCD. Por serem componentes upstream da via, NRP-B em soja e AtNRP1 em arabidopsis, são prováveis alvos da UPR, devido a presença de cis- elementos regulatorios em seus promotores. Assim, nós propomos que BiP pode inibir a expressão da via de sinalização mediada por NRP/DCD por meio de sua capacidade de regular a UPR. A regulação da atividade de componentes da via mediada por BiP pode ser associada com a interação do mesmo com VPE. Nós encontramos que BiP interage com Caspase-1-like VPE (Vacuolar Processing Enzyme), a qual tem sido proposta ser executora o processo de morte. A interação entre VPE-BiP foi modulada por ATP, uma caracteristica de interações produtivas entre BiP e proteinas alvo. Além disso, a deficiencia na atividade de chaperone de BiP, que retêm a atividade de ligação foram capazes de modular a via de morte celular mediada por NRP/DCD e conferir tolerancia a déficit hídrico. Estes resultados indiam que a atividade de ligação, ao contrario da atividade chaperone, pode ser o mecanismo para atenuação de via de NRP/DCD por BiP. Nós também identificamos que a subunidade B da proteína G heterotrimérica, AGB1, pode modular a via de resposta mediada por NRP/DCD. O mutante nulo para agb1 apresenta menor expressão dos genes NRP/DCD em condições de estresse osmótico e do RE, além de ser mais tolerante ao estresse hídrico. Coletivamente nossos resultados indicam que a via de morte celular mediada por NRP/DCD é conservada em plantas. Baseado nos resultados nós propomos que o modelo de mecanismo para atenuação de morte celular mediada por BiP atua regulando a expressão da via de morte celular mediada por NRP/DCD como um regulador da UPR. Uma vez que genes upstream da via podem ser alvos diretos da UPR. Assim, BiP pode modular a atividade dos componentes da via de morte celular por meio da retenção de VPE no interior do RE. Usando o organismo modelo arabidopsis podemos decifrar as ligações que conectam estresse no RE, níveis de BiP e sua modulação no processo de morte celular.
Bilologia molecular, Morte celular programada, Estresse osmótico, Proteína, Estresse no retículo endoplasmático, BiP, Molecular biology, Programmed cell death, Osmotic stress, Protein, Stress in the endoplasmic reticulum
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