Proteínas desacopladoras mitocondriais e transportadores de dicarboxilatos em plantas: estudos funcionais e fisiológicos. - Arcuri, Mariana de Lara Campos (2021)
As proteínas desacopladoras mitocondriais (UCPs) e os carreadores de dicarboxilatos (DIC) pertencem à família dos transportadores mitocondriais cujas funções são determinantes na manutenção da homeostase mitocondrial. As UCPs estão presentes na membrana mitocondrial interna e atuam dissipando o gradiente eletroquímico de prótons produzido durante a respiração. As DICs, por sua vez, são responsáveis pelo influxo de dicarboxilatos através da membrana mitocondrial interna a expensas de fosfato inorgânico e elementos derivados de enxofre. Três genes codificadores de UCPs (AtUCP1-3) e três de DICs (AtDIC1-3) foram identificados no genoma de Arabidopsis thaliana. No presente estudo, a função in planta destes carreadores foi investigada. A caracterização de mutantes de inserção de T-DNA para os genes AtUCP1 e AtUCP2 revelou uma redução no número de folhas no mutante atucp2 e um claro comprometimento do desenvolvimento reprodutivo das linhagens mutantes. Corroborando tal observação, um drástico efeito nos níveis de expressão de fatores de transcrição associados ao desenvolvimento dos órgãos reprodutivos foi evidenciado nos mutantes. Adicionalmente, a atividade do gene repórter GUS sobre controle das regiões promotoras dos genes alvos se revelou intimamente associada aos órgãos reprodutivos. Análises de marcação de espécies reativas de oxigênio (EROS) e de expressão relativa de genes marcadores da função mitocondrial, incluindo a oxidase alternativa, demonstraram que a homeostase mitocondrial foi afetada nos mutantes atucp1-2 durante o desenvolvimento vegetativo e reprodutivo. Em paralelo, a caracterização de linhagens contendo inserções de T-DNA nos genes AtDIC1-3 revelou incrementos na área foliar e biomassa, aumento do acúmulo de EROs e alterações na germinação. Em contrapartida, a superexpressão do gene AtDIC2 promoveu um acometimento nos parâmetros fenotípicos supracitados com evidente redução no acumulo de biomassa quando comparado ao controle Col-0. Do ponto de vista fisiológico, a capacidade fotossintética revelou-se elevada nos referidos mutantes, fato evidenciado pelas altas taxas de assimilação de carbono e capacidade de re-oxidação da clorofila. Uma possível expressão compensatória do gene AtDIC2 foi observada nos mutantes atdic1 e atdic3. Análises do perfil metabólico de tais mutantes indicaram um maior acúmulo de carboidratos (37,6%), lipídeos (13,4%), ácidos orgânicos (11,8%) e aminoácidos (10,5%). Rotas de resposta aos estresses oxidativo e hídrico, como as vias do metabolismo de ascorbato e da prolina, respectivamente, também se mostraram alteradas. Uma alteração significativa no metabolismo de fenilalanina que, entre outros processos, está relacionada com a resposta aos estresses mecânico e biótico também foi constatada. Quando analisada de forma integrada com os níveis de chiquimato, esses dados sugerem uma alteração no ponto de convergência entre os metabolismos primário e secundário.