Fitocistatinas carboxi-estendidas em Arabidopsis thaliana : filogenia e caracterização molecular

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Balbinott, Natalia
• Orientador(a): Margis, Rogerio
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Arabidopsis thaliana; Inibidores de proteases; Filogenética
• Palavras-chave em Inglês: Phylogenetic; Protease inhibitors; Cysteine proteases
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/300324

A regulação da atividade de proteases é crucial para o equilíbrio fisiológico das plantas durante o crescimento e desenvolvimento e as cistatinas, inibidores de proteases cisteínicas, desempenham um papel importante nessa regulação. As fitocistatinas são categorizadas como tipo I, proteínas pequenas de domínio único, tipo II, que possuem uma extensão C- terminal e são geralmente maiores, e tipo III, que são caracterizadas por múltiplos domínios cistatina. As fitocistatinas do tipo I e tipo III inibem proteases cisteínicas do tipo papaína (PLCPs), enquanto as fitocistatinas de tipo II podem inibir tanto PLCPs quanto enzimas de processamento vacuolar (VPEs). O presente estudo investiga fitocistatinas carboxi- estendidas através de análises filogenéticas, bem como caracterização molecular e estudos de interação proteica de CYSTATIN6 (CYS6) e CYSTATIN7 (CYS7) de Arabidopsis thaliana. Inicialmente, uma análise filogenética de cistatinas de plantas revelou uma estrutura gênica altamente conservada em Viridiplantae e que múltiplas duplicações gênicas, perdas e ganhos de íntrons contribuíram para a diversidade da família. Fitocistatinas do tipo I com íntrons compartilham similaridades de sequência com as do tipo II, sugerindo uma origem ancestral comum para ambos os tipos. Fitocistatinas do tipo I sem íntrons originaram- se de um evento único em plantas com flores. Quanto às fitocistatinas do tipo II, um evento de duplicação compartilhado por Rosidae resultou no surgimento de uma segunda cópia de fitocistatinas do tipo II em algumas espécies de plantas, incluindo Arabidopsis. Estes inibidores apresentam substituições de aminoácidos que podem modular interações com proteases alvo e outras proteínas. A duplicação dos genes de fitocistatina de tipo II em Rosídeas, incluindo Arabidopsis thaliana, motivou a investigação das diferenças funcionais entre CYSTATIN6 e CYSTATIN7. Dados de transcriptoma sugerem níveis de expressão e distribuição distintos para CYS6 e CYS7, bem como predições de localização subcelular distintas para as proteínas resultantes. Análises de microscopia confocal demonstraram a existência de duas proteoformas de CYS6 que se localizam em compartimentos subcelulares distintos: CYS6.1 no citosol e núcleo e CYS6.2 no retículo endoplasmático e vacúolo, indicando funções diversificadas para essencialmente a mesma proteína. Ensaios de pull- down identificaram novas proteases cisteínicas alvo para CYS6, bem como parceiros de interação não relatados, sugerindo seu envolvimento em múltiplas vias celulares. Quanto à CYS7, dados de microscopia confocal forneceram evidências de sua localização no vacúolo e no apoplasto. As linhagens superexpressoras e os esforços na produção de linhagens nocaute de CYS7 fornecem recursos valiosos para estudos adicionais para elucidar sua rede de interação e papéis biológicos. Os resultados, em conjunto, fornecem entendimentos sobre a evolução e função de fitocistatinas carboxi-estendidas em A. thaliana, enfatizando a complexidade de seus papéis e interações celulares.