Caracterização da absorção de ureia por aquaporinas e da sua assimilação em Vriesea gigantea (Bromeliaceae)

• Ano de defesa: 2017
• Autor(a) principal: Lopez, Alejandra Matiz
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Aquaporinas; Aquaporins; Metabolismo de ureia; Urea metabolism; Urease
• Link de acesso: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/41/41132/tde-03102017-100646/

As moléculas orgânicas podem ser a principal entrada de nitrogênio para plantas em ambientes onde as fontes inorgânicas de nitrogênio são limitadas, como o ambiente epífitico. Estudos recentes têm mostrado que plantas de Vriesea gigantea, uma bromélia epífita formadora de tanque, possuem alta capacidade de absorver ureia, fazendo dela um excelente modelo para estudar o metabolismo de ureia. Entretanto, os processos de absorção e assimilação de ureia estão pouco caracterizados nessas plantas. Várias aquaporinas de plantas têm mostrado ser capazes de facilitar a difusão de ureia através das membranas. Três genes que codificam para aquaporina foliares, VgPIP1;2, VgPIP1;5 e VgTIP2, recentemente foram clonados a partir de plantas V. gigantea tratadas com ureia, sendo que as expressões de VgPIP1,5 e VgTIP2, foram induzidas por essa fonte nitrogenada. No entanto, não tinha sido testado funcionalmente se, de fato, essas aquaporinas seriam capazes de transportar ureia, amônio ou água através das membranas. Uma vez absorvida, a ureia precisa ser metabolizada. Sugere-se que a assimilação do N ocorra por meio da via GS/GOGAT, com prévia hidrólise da ureia pela enzima urease, fornecendo amônio e CO2. Contudo, nunca se analisou a relevância da urease nesse processo em V. gigantea. Dessa maneira, no presente trabalho o transporte de ureia, amônio e água através de VgPIP1;2, VgPIP1;5 e VgTIP2 foi determinado por meio de ensaios de absorção em ovócitos de Xenopus laevis (água e ureia) e de estudos de complementação em Saccharomyces cerevisiae (NH4+/NH3). Os resultados mostraram que, enquanto VgTIP2 facilita o transporte de água quando expresso isoladamente em ovócitos, VgPIP1;2 e VgPIP1;5 precisaram de ser co-expressos com aquaporinas do tipo PIP2 para serem corretamente transportadas para a membrana plasmática e atuem como canais de água. Além disso, VgTIP2 foi a única aquaporina capaz de facilitar a difusão de ureia através das membranas, enquanto que VgPIP1;2 parece ser capaz de transportar NH4+/NH3. Adicionalmente, a relevância da urease no processo de assimilação de ureia foi analisada por meio do perfil isotópico dos aminoácidos em plantas de V. gigantea tratadas com um inibidor da urease (cloranil) antes de fornecer ureia duplamente marcada com C13 e N15. Os experimentos foram conduzidos em plantas nas fases ontogenéticas, atmosférica e adulta-tanque devido a existência de diferenças metabólicas e morfológicas. Os resultados sugeriram que a atividade da urease é um passo limitante na conversão do N da ureia em amônio para sua assimilação. Adicionalmente, foi visto que a diminuição na atividade da urease afeta principalmente a formação de glutamina (Gln) em plantas atmosféricas, enquanto que em plantas adultas-tanque a transaminação é o principal processo prejudicado. A diferença de assimilação de ureia entre as fases ontogenéticas podem ser consequência de diferenças morfológicas associadas com estratégias para captar nutrientes. Além disso, apesar da diminuição da atividade da urease pela ação do inibidor, processos de assimilação direta (sem prévia hidrólise da ureia anterior) em plantas V. gigantea parecem improváveis de acontecer