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Phytochelatin signal tranduction and cadmium chelation in plants

机译:植物中植物螯合素信号转导和镉螯合

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摘要

As plantas utilizam diversas estratégias de sinalização para reconhecer e responder aos stresses ambientais. A maioria das vias de transdução de sinais partilham um sinal genérico, normalmente a modulação dos níveis intracelulares de Ca2+. Esta por sua vez pode iniciar uma cascata de fosforilação proteica que finalmente afecta as proteínas directamente envolvidas na protecção celular ou culmina em factores de transcrição que vão determinar a resposta fisiológica ao stresse. A percepção destes sinais ea compreensão de como estes podem activar as respostas adaptativas são factores-chave para a tolerância das plantas a stresses abióticos.Um dos principais stresses abóticos que restrigem o crescimento das plantas é a presença de metais pesados. A produção de fitoquelatinas e asubsequente quelação dos metais é o mecanismo mais conhecido de tolerância ao stresse metálico em plantas. Fitoquelatinas (PCs) são péptidos com grupos tiol que são sintetizados através da transpeptidação da glutationa (GSH), pela acção da enzima fitoquelatina sintase (PCS). No entanto, até ao momento, as vias de sinalização que levam à síntese de fitoquelatinas e à percepção do stresse metálico são pouco compreendidas. Dentro deste contexto, o presente trabalho foi elaborado com o intuito de elucidar a via de sinalização através da qual o cádmio é detectado pelas células vegetais e induz a síntese de PCs.Quase todos, os estudos de stresses abióticos em plantas apontam para o facto de a sua sinalização se basear nos mesmos tipos de sinais moleculares,nomeadamente a sinalização por cálcio, a fosforilação proteica e a indução de espécies reactivas de oxigénio (ROS). Trabalhos recentes sugerem que a sinalização de PCs poderá envolver todos estes parâmetros. Assim, uma primeira abordagem foi efectuada para compreender a síntese de PCs na espécie Arabidopsis thaliana, através da monitorizaçção da actividade de enzimas relacionadas, a γ-EC sintetase, GSH sintetase e a PC sintase (PCS), assim como o tempo necessário para o elongamento das PCs e a sua acumulação. Seguidamente, ao longo deste processo foi analisada a expressão de sinais específicos, associados com sinais de cálcio, fosforilação proteica e sinalização por ROS. A importância destes factores na síntese de PCs foi também avaliada através do uso de moduladores farmacológicos de cálcio e fosfatases proteicas e também pela indução de stresse oxidativo.Os resultados demonstraram novos dados sobre o papel do cálcio e da fosforilação proteica na produção de PCs e na síntese de GSH, revelandoque a actvidade da PCS é regulada por fosforilação e que a sinalização de cálcio pode mediar a síntese de GSH. O envolvimento da sinalização de ROS na síntese de GSH, atráves de crosstalk com a sinalização de cálcio também foi proposta. Assim, os resultados aqui apresentados descrevem uma possível via de sinalização de cádmio nas plantas e da indução de fitoquelatinas. Este trabalho poderá ser portanto muito útil na implementação de novas metodologias de agricultura sustentável e práticas de fitorremediação em solos contaminados com metais pesados.
机译:植物使用几种信号传导策略来识别和应对环境胁迫。大多数信号转导途径共享通用信号,通常是细胞内Ca2 +水平的调节。反过来,这可以引发级联的蛋白质磷酸化,最终影响直接参与细胞保护的蛋白质或最终达到决定对应激的生理反应的转录因子。对这些迹象的理解以及对它们如何激活适应性反应的理解是植物对非生物胁迫的耐受性的关键因素,限制植物生长的主要生物胁迫之一是重金属的存在。植鞣质的产生以及随后的金属螯合是植物中对金属胁迫耐受的最广为人知的机制。植脂蛋白(PCs)是带有硫醇基团的肽,其是通过谷胱甘肽合酶(PCS)的作用通过谷胱甘肽(GSH)的转肽作用合成的。但是,到目前为止,人们对导致植物槲皮素合成和感知金属胁迫的信号传导途径知之甚少。在此背景下,本工作旨在阐明植物细胞检测镉并诱导PCs合成的信号传导途径。几乎所有对植物中非生物胁迫的研究都指出,其信号传导基于相同类型的分子信号,即钙信号传导,蛋白质磷酸化和活性氧(ROS)的诱导。最近的工作表明PC信令可能涉及所有这些参数。因此,通过监测相关酶,γ-EC合酶,GSH合酶和PC合酶(PCS)的活性,以及​​监测拟南芥物种中PC的合成,采用了第一种方法。 PC的伸长率及其累积。然后,在此过程中,分析了与钙信号,蛋白质磷酸化和ROS信号相关的特定信号的表达。还通过使用钙和蛋白质磷酸酶的药理调节剂以及通过诱导氧化应激,评估了这些因素在PC合成中的重要性,结果证明了钙和蛋白质磷酸化在PC的生产中以及在PC中的作用的新数据。 GSH合成,揭示PCS活性受磷酸化调节,钙信号传导可介导GSH合成。还提出了ROS信号通过与钙信号的串扰参与GSH合成。因此,此处介绍的结果描述了植物中镉信号传导和植物叶绿素诱导的可能途径。因此,这项工作对于在被重金属污染的土壤中实施新的可持续农业方法和植物修复措施非常有用。

著录项

  • 作者

    Lima Ana Isabel Gusmão;

  • 作者单位
  • 年度 2010
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
  • 中图分类

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