The influence of the Target of Rapamycin (TOR) on starch metabolism in Arabidopsis thaliana

• Ano de defesa: 2016
• Autor(a) principal: Araujo, Elias Feitosa
• Orientador(a): Caldana, Camila
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: eng
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Viçosa
• Área do conhecimento CNPq: Fisiologia Vegetal
• Link de acesso: http://www.locus.ufv.br/handle/123456789/11600

O crescimento e o desenvolvimento vegetal são controlados por uma complexa rede metabólica controlada por fatores ambientais, incluindo a disponibilidade de água, nutrientes e luz, e por várias vias de sinalização. Uma das mais importantes vistas de sinalização, conservada em eucariotos, é a kinase Target of Rapamycin (TOR). Várias linhas de evidência demonstram que TOR exerce um papel fundamental no balanço de carbono e nitrogênio, agindo como um regulador essencial do metabolismo central, controlando o crescimento e a produção de biomassa. O amido é a principal forma de armazenamento de carbono e seu conteúdo é correlacionado negativamente com crescimento. Linhas transgênicas com expressão reduzida do gene TOR ou dos componentes do complexo apresentam um claro fenótipo de acúmulo de amido. No entanto, ainda não é elucidado se o acúmulo de amido é devido a um aumento na síntese, decréscimo na degradação ou ambos. Neste trabalho, plântulas de Arabidopsis tratadas com o inibidor químico específico de TOR AZD-8055, que age no sítio de ligação do ATP no domínio quinase de TOR, mostraram um fenótipo de acúmulo de amido logo após 4 horas de tratamento e este acúmulo é devido a um aumento nas taxas de síntese deste polímero. Além disso, plântulas onde TOR estava inibida apresentaram um aumento em torno de 30-40% em seu conteúdo de amido em comparação ao controle. Análise de perfil metabólico em plântulas com inibição de TOR apresentaram mudanças nos níveis de sacarose, frutose, glicose, maltose, manose e fosfato inorgânico. Todos estes metabólitos estão correlacionados direta ou indiretamente com o metabolismo de amido. Uma correlação entre o teor de manose, fosfato inorgânico e aumento de amido foi notável em plantas tratadas com AZD-8055. Análise de expressão gênica de subunidades da AGPase apresentou mudanças significativas nos pontos 18 e 24 horas após o tratamento com o inibidor. Atividade catalítica máxima da AGPase foi determinada nos pontos 2, 4, 6, 10 e 24 horas após a administração de AZD-8055. No entanto, a atividade só foi estatisticamente diferente entre tratamentos nos pontos 4 e 24 horas. Immunoblotting para esta enzima mostrou que após 4 horas de inibição da via TOR, o conteúdo de AGPase em sua forma dimérica tendeu a ser maior em plantas controle. Além disso, o teor total de AGPase e seu conteúdo na forma monomérica foram maiores em plantas tratadas com AZD-8055 após 6 horas de tratamento na luz. Sabendo que várias enzimas relacionadas ao metabolismo do amido são reguladas pelo potencial redox da célula, os níveis de glutationa foram mensurados para verificar o potencial redox celular. Plantas tratadas com AZD-8055 apresentaram mudanças na quantidade total de glutationa, pincipalmente na sua forma reduzida e o potencial redox da célula tendeu a ficar mais reduzido. Em conjunto, estes resultados indicam a participação de TOR no metabolismo do amido, mas o exato mecanismo por trás disso ainda está longe de ser elucidado.