A família gênica da glutamina sintetase em Coffea arabica: aspectos moleculares - Soares, João Danillo Moura (2015)
O nitrogênio (N) é o nutriente mineral requerido em grandes quantidades pelas plantas. É um elemento fundamental para o desenvolvimento e crescimento vegetal, e necessário para a síntese de diversas biomoléculas, como proteínas, ácidos nucleicos, clorofila, bases nitrogenadas, entre outras. O metabolismo de N pode ser dividido em três fases principais: 1) absorção; 2) assimilação e 3) remobilização e reutilização, as quais envolvem a participação de diversas enzimas. A glutamina sintetase (GS) é considerada uma enzima chave no metabolismo de compostos nitrogenados, pois é responsável pela assimilação de amônio inorgânico em aminoácidos, que serão doadores de fontes nitrogenadas para os diversos processos celulares. Esta enzima é codificada por uma pequena família gênica, com isoformas citosólicas e plastidiais. No entanto, existem poucos estudos sobre os aspectos moleculares e genômicos de GS em espécies lenhosas, mais especialmente no cafeeiro e sobre seu papel no desenvolvimento de frutos. Dessa forma, o objetivo desse trabalho é identificar e caracterizar os membros constituintes da família gênica de GS em dicotiledôneas lenhosas, e em Coffea arabica avaliar o perfil transcricional desses genes em resposta a estresses abióticos. Foram utilizadas plantas das cultivares IAPAR 59 e Catuaí Vermelho cultivadas sob altas temperaturas e altas concentrações de NaCl ou supressão de N, bem como frutos dessas cultivares em 3 fases de desenvolvimento. Avaliou-se os níveis transcricionais por meio de qPCR bem como foram realizadas quantificações de atividade enzimática de GS, níveis de clorofila, perda de eletrólitos e concentração de proteínas totais. A atividade transcricional da família gênica GS foi influenciada por estresses abióticos e ao longo do desenvolvimento de frutos e os genótipos analisados não respondem igualmente a tais condições. A atividade enzimática de GS sofreu variações menos pronunciadas que padrão transcricional e picos no perfil transcricional não estão diretamente associados com maior atividade enzimática. Esses fatos sugerem a ocorrência de outros mecanismos de regulação de GS, além do transcricional. A participação dessa família gênica no processo de enchimento de grãos pode ser notada tanto nos níveis de expressão quanto na atividade enzimática, com aumento em função do estádio de desenvolvimento, principalmente em endosperma. Esse trabalho fornece um painel detalhado para o entendimento do mecanismo de assimilação de N em diversas condições e em diferentes órgãos de C. arabica.