Sinalização celular em resposta ao arsênio: mecanismos de ação do óxido nítrico em nível molecular, bioquímico, fisiológico, ultraestrutural e implicações para fitorremediação - Farnese, Fernanda dos Santos (2015)
O óxido nítrico (NO) é um importante sinalizador celular em condições de estresses bióticos ou abióticos. No presente estudo investigou-se o papel deste sinalizador na resposta de Pistia stratiotes ao arsênio (As). As plantas, cultivadas em solução nutritiva, pH 6,5, 1⁄4 da força iônica, foram expostas a quatro tratamentos, por 24 horas: controle (apenas solução nutritiva); nitroprussiato sódico (SNP doador de NO) (0,1 mg L -1 ); As (1,5 mg L -1 ); As+SNP (1,5 e 0,1 mg L -1 , respectivamente). Para análise de crescimento as plantas permaneceram por três dias nas condições supracitadas. O acúmulo de As por P. stratiotes aumentou a concentração de espécies reativas de oxigênio (ROS), o que teve efeitos danosos sobre a integridade das membranas celulares e sobre vários processos fisiológicos, como fotossíntese, respiração e fotorrespiração. Em relação à fotossíntese, diversos parâmetros foram alterados, desde a concentração de pigmentos até a fixação de carbono, com consequente queda na concentração de sacarose. Comportamento similar foi observado em relação à taxa de fotorrespiração, que também apresentou decréscimos. O processo respiratório, por sua vez, aumentou, provavelmente devido à similaridade química entre arsenato e fosfato, o que comprometeu o status energético da célula. Todos esses efeitos danosos do As se refletiram sobre a estrutura celular de P. stratiotes , provocando a desestruturação do sistema de membranas e o colapso do protoplasto, além de queda dos tricomas. Consequentemente, observou-se queda do crescimento vegetal e baixo índice de tolerância ao poluente. A adição de SNP, no entanto, foi capaz de atenuar os efeitos tóxicos do As, provavelmente através da S-nitrosilação proteica. A adição de SNP manteve a concentração de ROS em níveis similares ao controle e restaurou a taxa fotossintética, a estrutura celular das plantas e a taxa de crescimento. Esses efeitos benéficos do SNP aparentemente são consequências de alterações desencadeadas tanto no metabolismo primário, secundário e antioxidante de P. stratiotes . O SNP aumentou o NPQ e a atividade respiratória, além de inibir a fotorrespiração, o que provavelmente está relacionado com a manutenção da homeostase de ROS e com a geração de esqueletos de carbono para mecanismos de defesa. Essas alterações nos 7 viiiprocessos vegetais foram acompanhadas por mudanças nas concentrações de açúcares, intermediários do ciclo de Calvin e intermediários da fotorrespiração. O SNP também influenciou de forma significativa o metabolismo antioxidante de P. stratiotes exposta ao As, tendo sido observado aumento na atividade de enzimas antioxidantes, como dismutase do superóxido, peroxidase, catalase, peroxidase da glutationa e redutase da glutationa, e alteração a concentração de antioxidantes não enzimáticos, como glutationa, ascorbato e prolina. A glutationa foi particularmente importante na tolerância de P. stratiotes ao As, e parece ter agido tanto como substrato para atividade enzimática quanto para a síntese de fitoquelatinas. O SNP desencadeou ainda alterações nos metabólitos relacionados com a glicólise e com o ciclo dos ácidos tricarboxílicos, além de afetar a concentração de vários polióis e aminoácidos, a maior parte dos quais estão relacionados com o combate ao estresse oxidativo. A adição de SNP permitiu, portanto, a integração dos processos vegetais e o ajuste da maquinaria metabólica de P. stratiotes em resposta ao As, o que resultou na reprogramação do metabolismo antioxidante e alterações no metabolismo primário e secundário, culminando com o aumento da tolerância das plantas ao metaloide.