Diversidade de fitocistatinas em arroz e suas proteinases cisteínicas alvo, com enfoque em fitocistatinas carboxiéstendidas e inibição de legumaínas

• Ano de defesa: 2015
• Autor(a) principal: Christoff, Ana Paula
• Orientador(a): Margis, Rogerio
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Arroz; Fitocistatina; Proteinase
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/142005

Fitocistatinas são inibidores competitivos de proteases cisteínicas em plantas que atuam principalmente na inibição de papaínas. Entretanto, há uma demonstração in vitro de uma fitocistatina carboxi-estendida com capacidade de inibir também uma protease do tipo legumaína. Em arroz existem 12 genes de fitocistatinas, mas apenas um deles (OcXII), possui a extensão C-terminal. Desta forma, o objetivo geral deste trabalho é compreender a diversidade e os mecanismos de interação entre as fitocistatinas e suas proteases cisteínicas alvo em arroz, com ênfase nas implicações funcionais da OcXII. Neste trabalho, nós demonstramos que, em arroz, os 12 genes de fitocistatinas têm um perfil de expressão gênica diferenciado na germinação e em respostas ambientais, sendo OcI, OcIII e OcXII os genes mais expressos. O peptídeo recombinante, correspondente à extremidade C-terminal da OcXII possui capacidade inibitória de legumaínas e não afeta a atividade das papaínas. Através do silenciamento transcricional da OcXII, via RNAi, foram obtidas plantas com atividades proteolíticas aumentadas tanto de papaínas quanto legumaínas, em adição a um fenótipo de crescimento inicial acelerado. O fenótipo oposto é observado em plântulas crescendo em condições alcalinas. Plantas expressando o promotor OcXII fusionado ao gene repórter gus demonstraram um perfil de ativação de OcXII durante a germinação, principalmente na região do escutelo das sementes. Esta ativação de OcXII permanece alta quando as sementes são mantidas com níveis elevados de ABA e sob estresse alcalino. Como alvos específicos de OcXII, as legumaínas estão relacionadas com a biossíntese de componentes vacuolares e degradação de proteínas de armazenamento. Em arroz, nós encontramos cinco diferentes loci para as legumaínas. Análises filogenéticas e estudos de expressão gênica demonstraram uma maior associação de OsaLeg2 e OsaLeg3 com tecidos de semente, e OsaLeg1, 4 e 5 com tecidos vegetativos. Também foram observadas formas de splicing alternativo, com potencial de originar diferentes isoformas ativas de legumaínas. Em geral, nossos dados demonstram o envolvimento bifuncional da OcXII nos processos de germinação e defesa interagindo e inibindo a atividade de proteases cisteínicas específicas, onde a região N-term de OcXII inibe papaínas, enquanto a C-term inibe legumaínas.