p Um estudo conduzido por pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Tóquio (Tokyo Tech) descobriu que duas enzimas-chave em plantas chamadas PAH1 e PAH2 são críticas para a sobrevivência e crescimento em condições de depleção de nitrogênio. O estudo lança uma nova luz sobre como as plantas podem ser modificadas no futuro para aumentar a tolerância a ambientes pobres em nutrientes. p Como as plantas toleram a fome de nitrogênio é um mistério antigo. O nitrogênio é vital para a produção de aminoácidos, os blocos de construção das proteínas vegetais, e muitos outros componentes necessários para sustentar a vida. Pesquisadores no Japão descobriram agora que duas enzimas envolvidas na biossíntese de lipídios, chamadas PAH1 e PAH2, são essenciais para o crescimento das plantas durante a privação de nitrogênio. A descoberta avança conhecimentos fundamentais sobre os processos que regulam o crescimento das plantas.

p Publicado em Fronteiras na ciência vegetal , a pesquisa foi resultado da colaboração entre cientistas da Tokyo Tech, a Universidade de Tóquio e a Universidade de Farmácia e Ciências da Vida de Tóquio.

p Ao estudar uma pequena planta com flor chamada Arabidopsis thaliana, a equipe mostrou que desligar dois genes, PAH1 e PAH2, (em um processo conhecido como nocaute duplo) levou a um aumento da sensibilidade à privação de nitrogênio. Arabidopsis é uma escolha popular entre os biólogos vegetais devido ao seu ciclo de vida relativamente curto (cerca de dois meses) e pequeno tamanho do genoma (de cerca de 135 pares de megabases), tornando-o ideal para uso como uma espécie modelo.

p A equipe comparou o conteúdo de clorofila e a atividade fotossintética das plantas com duplo knockout, plantas transgênicas que foram modificadas para produzir mais (ou superexpressar) PAH1 e PAH2, e plantas de tipo selvagem. Verificou-se que as plantas com duplo knockout tinham menor teor de clorofila do que o tipo selvagem em condições de depleção de nitrogênio. Notavelmente, a equipe descobriu que as plantas transgênicas mostraram uma quantidade maior de clorofila e maior atividade fotossintética do que as plantas selvagens sob privação de nitrogênio (ver Figura 1).

p Mie Shimojima, da Escola de Ciências e Tecnologia da Vida, Tokyo Tech, diz que o estudo se baseia em cerca de 20 anos de trabalho conduzido por seu grupo de pesquisa sobre a remodelação de lipídios da membrana em condições de depleção de fosfato inorgânico (Pi).

p "Quando as plantas passam fome de Pi, fosfolipídios nas membranas celulares são degradados e substituídos por glicolipídios, ou lípidos contendo açúcar; é assim que as plantas sobrevivem à escassez de Pi, "diz Shimojima." Em 2009, nossos colegas Yuki Nakamura e outros mostraram que o PAH1 e o PAH2 são cruciais para o crescimento da planta em condições depletadas de Pi. "

p Evidências crescentes nos últimos anos sugeriram que a resposta das plantas à fome de Pi e de nitrogênio pode estar relacionada. "É por isso que analisamos a tolerância à privação de nitrogênio na planta Arabidopsis sem PAH1 e PAH2, "diz Shimojima." Nosso estudo reforça a visão de que o mecanismo de remodelação lipídica induzida pela inanição de Pi também está envolvida na resposta à inanição de nitrogênio.

p "Todas as nossas descobertas até agora indicam que o PAH1 está envolvido em algum tipo de processo de reparo ou manutenção das estruturas da membrana do cloroplasto, "ela continua." No entanto, uma vez que o PAH é uma enzima citosólica, pode haver outras proteínas essenciais envolvidas neste mecanismo dentro da membrana. "

p Mais estudos serão necessários para desvendar os mecanismos moleculares subjacentes à tolerância à fome de nitrogênio e para explorar como esse conhecimento pode ser usado em aplicações agrícolas e biotecnológicas.