O nitrato é um macronutriente essencial para as plantas e desempenha um papel crucial na regulação da expressão genética em leguminosas. Aqui estão alguns mecanismos principais pelos quais o nitrato modula a expressão genética:
1. Fatores de transcrição responsivos ao nitrato: - O nitrato induz especificamente a expressão de certos fatores de transcrição, como o Fator de Transcrição Indutível por Nitrato 1 (NIN1) em Arabidopsis.
- NIN1 liga-se a elementos cis responsivos ao nitrato (NREs) nas regiões promotoras dos genes alvo, ativando a sua transcrição.
2. Sinalização de Óxido Nítrico (NO): - A redução do nitrato nas plantas gera nitrito, que pode ser posteriormente reduzido a óxido nítrico (NO).
- O NO atua como molécula sinalizadora e regula vários processos fisiológicos, incluindo a expressão gênica.
- O NO pode modificar a atividade dos fatores de transcrição e da RNA polimerase, influenciando a transcrição de genes responsivos ao nitrato.
3. Regulação de MicroRNAs: - A disponibilidade de nitrato afeta a expressão de microRNAs (miRNAs), que são pequenos RNAs não codificantes que regulam a expressão gênica pós-transcricionalmente.
- MiRNAs específicos são induzidos ou reprimidos em resposta ao nitrato, levando a alterações na estabilidade e tradução de mRNAs alvo envolvidos na assimilação e sinalização de nitrato.
4. Modificações de cromatina: - O nitrato pode influenciar a estrutura e a acessibilidade da cromatina, modulando assim a expressão genética.
- O nitrato induz modificações nas histonas, como acetilação e metilação, que alteram a estrutura da cromatina, tornando-a mais acessível (eucromatina) ou menos acessível (heterocromatina) para transcrição.
5. Regulamento de Tradução: - O nitrato modula a tradução de mRNAs específicos, controlando a atividade dos fatores de iniciação da tradução e das proteínas ribossômicas.
- Isso pode influenciar a síntese de proteínas envolvidas na captação, assimilação e sinalização de nitratos.
6. Interações hormonais: - O nitrato interage com outros hormônios vegetais, como auxina e citocinina, para regular a expressão genética.
- Por exemplo, o nitrato promove o acúmulo de auxina, que pode induzir a expressão de genes envolvidos no desenvolvimento da raiz lateral e no transporte de nitrato.
7. Modificações pós-tradução: - O nitrato pode induzir modificações pós-traducionais de proteínas, como fosforilação e ubiquitinação, que afetam sua estabilidade, atividade e localização.
No geral, o nitrato regula a expressão gênica em leguminosas através de vários mecanismos envolvendo fatores de transcrição, sinalização de NO, miRNAs, modificações na cromatina, controle de tradução, interações hormonais e modificações pós-traducionais. Estes mecanismos reguladores permitem que as leguminosas adaptem os seus padrões de expressão genética às mudanças na disponibilidade de nitratos e otimizem o seu crescimento e metabolismo em conformidade.
