Identificação e caracterização de genes que codificam ferroportinas em plantas de arroz (Oriza sativa L.) - Lopes, Karina Letícia (2013)
Estudos envolvendo a homeostase de nutrientes minerais essenciais em plantas são muito importantes, pois sem eles as plantas são incapazes de completar o seu ciclo de vida. Esses nutrientes minerais são obtidos principalmente a partir do solo e suas concentrações devem ser finamente reguladas. Em arroz, esses estudos são ainda mais importantes devido ao valor econômico e nutricional desta planta. Sabe-se que o fenômeno da deficiência de um metal pode levar ao excesso de outros em diversas espécies e, portanto, as plantas devem possuir mecanismos para lidar com o influxo de metais potencialmente tóxicos durante casos de deficiência. Recentemente, foi proposto que em Arabidopsis a ferroportina AtFPN2 está envolvida com esse mecanismo de transporte e detoxificação de metais durante a deficiência de Fe. Nada se sabe até o momento sobre as ferroportinas de outras espécies de plantas. O objetivo desse trabalho foi contribuir para a elucidação dos mecanismos de regulação da homeostase e transporte de metais em plantas de arroz, estudando a função, regulação e localização das proteínas homólogas a ferroportinas. Foram encontrados três possíveis genes de ferroportinas no genoma do arroz: um com homologia a AtFPN1 e AtFPN2 (Os06g36450) nomeado OsFPN1, e dois com homologia a AtMAR1 (Os12g37530 e Os05g04120), nomeados OsMARL1 e OsMARL2 (MAR Like), respectivamente. A proteína OsFPN1 possui 53% de similaridade com a proteína AtFPN2 e tem predição de ser um transportador vacuolar, similar a AtFPN2. OsFPN1 conferiu tolerância a Fe quando expressa na levedura Δccc1, defectiva para transportadores vacuolares de Fe. A localização da proteína OsFPN1 fusionada a GFP, expressa em células de levedura, foi vacuolar Além disso, OsFPN1 teve expressão regulada por Fe e Ni na parte aérea de plantas de arroz. As proteínas OsMARL1 e OsMARL2 compartilham 48% e 41% de similaridade com a proteína AtMAR1. OsMARL1 tem predição de ser um transportador de cloroplasto, assim como AtMAR1, enquanto OsMARL2 tem predição de ser um transportador de mitocôndria. O gene OsMARL1 pode produzir dois transcritos distintos, denominados a e b. O transcrito OsMARL1a teve expressão regulada pelos níveis de Fe e Ni na parte aérea. OsMARL1b apresentou regulação da expressão por Ni nas raízes. OsMARL1 não foi capaz de resgatar o crescimento de nenhuma das linhagens de leveduras mutantes testadas até o momento. O padrão de expressão de OsFPN1, OsMARL1a, OsMARL1b e OsMARL2 durante o desenvolvimento reprodutivo indica um possível envolvimento das ferroportinas neste processo. Complementação de plantas de Arabidopsis contendo mutações nos genes de ferroportina com o gene de arroz OsFPN1 está em andamento, assim como a análise de plantas de arroz contendo mutação no gene Osmarl1. Os resultados suportam a hipótese de que OsFPN1 pode ser a proteína ortóloga a AtFPN2 em arroz. Os resultados obtidos até o momento para OsMARL1 não permitem inferir uma possível função da proteína no transporte de metais, nem confirmar sua localização. OsMARL2 parece ter sido originado por um evento de duplicação do gene OsMARL1, e estar passando por um processo de perda de função. A caracterização funcional das ferroportinas de arroz pode fornecer informações a serem consideradas para o desenvolvimento de estratégias de sucesso para a biofortificação do grão de arroz com minerais essenciais.