Desvendando as funções moleculares das proteínas das gotículas lipídicas nas folhas de Arabidopsis thaliana
Um modelo hipotético de proteínas localizadas em LD. MYOBs localizados em LD para movimento de LD e enzimas localizadas em LD para biossíntese de ácidos graxos contendo furano. Crédito:Fronteiras na Ciência das Plantas (2024). DOI:10.3389/fpls.2024.1331479 Os lipídios são biomoléculas essenciais para o bom funcionamento da célula viva. Eles são encontrados nas membranas celulares e também são componentes integrais das vias de sinalização celular. As células vegetais possuem estruturas subcelulares ou organelas chamadas gotículas lipídicas (LDs) nas folhas e sementes, que armazenam o excesso de lipídios (gorduras).
Estudos recentes mostraram que os LDs também localizam proteínas vegetais únicas que desempenham funções moleculares essenciais. Por exemplo, os LDs de sementes localizam proteínas vegetais chamadas oleosinas, que ajudam as sementes a resistir a temperaturas congelantes e a germinar adequadamente.
Com um conjunto cada vez maior de provas de que os LDs não são apenas organelas para armazenamento de carbono, mas também podem desempenhar funções moleculares essenciais, um grupo de pesquisadores do Japão procurou compreender o papel dos LDs foliares relativamente inexplorados.
O professor associado Takashi L. Shimada, especialista em LD afiliado à Universidade de Chiba, explica a motivação por trás de sua pesquisa. "Temos uma compreensão limitada das funções dos LDs das folhas - por que as folhas das plantas acumulam LDs? Acreditamos que a resposta a esta questão fundamental também contribuiria para a tecnologia de produção de lipídios."
Em um novo estudo publicado em Frontiers in Plant Science Shimada e seu grupo de pesquisa mostraram que os LDs das folhas localizaram proteínas de ligação à miosina essenciais para movimentos intracelulares e enzimas que catalisam a biossíntese de ácidos graxos furanos - um tipo de produção de gordura em células vivas - destacando as funções moleculares potenciais e anteriormente não descobertas dos LDs.
Esta pesquisa foi liderada pelo Dr. Shimada, que está associado à Escola de Pós-Graduação em Horticultura, Centro de Ciência Molecular de Plantas e Centro de Pesquisa para Agricultura Espacial e Horticultura da Universidade de Chiba, Japão.
Seu grupo de pesquisa também envolveu o Sr. Yuto Omata da Faculdade de Horticultura da Universidade de Chiba, que é o primeiro autor deste estudo, juntamente com o Dr. Molecules, Universidade de Nagoya, e Dr. Ikuko Hara-Nishimura e Dr. Haruko Ueda da Faculdade de Ciências e Engenharia da Universidade Konan, no Japão.
Os pesquisadores usaram um modelo de planta Arabidopsis mutado para acumular LDs nas folhas, chamado éster 1 de alto esterol mutante de Arabidopsis thaliana. O Dr. Shimada acrescenta:"Este modelo mutante de planta Arabidopsis também serve como um recurso valioso para estudar ainda mais o proteoma LD da folha."
Além disso, os pesquisadores isolaram esses LDs foliares e usaram espectrometria de massa para identificar proteínas associadas. Eles encontraram 3.206 proteínas candidatas. Eles se concentraram em 31 proteínas candidatas para testar o comportamento associado em LDs foliares. Eles anexaram um marcador fluorescente a essas proteínas para facilitar observações microscópicas.
A microscopia de fluorescência revelou a presença da PROTEÍNA DE LIGAÇÃO À MIOSINA14 (MYOB14) e duas proteínas não caracterizadas nas LDs foliares sob investigação. Exames adicionais restringiram os membros da família MYOB localizados em LDs foliares:MYOB1, MYOB2, MYOB3 e MYOB5.
Os pesquisadores também identificaram as duas proteínas não caracterizadas como semelhantes a enzimas para a biossíntese de ácidos graxos furanos, sugerindo uma ligação potencial entre os LDs das folhas e o tipo de produção de ácidos graxos.
Apesar do progresso alcançado neste estudo, o Dr. Shimada adverte:“Precisamos identificar proteínas LD foliares adicionais para resolver as funções moleculares e fisiológicas dos LDs foliares”.
No entanto, o estudo abre caminho para pesquisas futuras em LDs foliares – um recurso vegetal relativamente inexplorado – que poderia revolucionar a produção de lipídios e as indústrias associadas, tudo graças aos esforços do Dr. Shimada e sua equipe.
