Deciphering the carbon starvation response in Arabidopsis thaliana: autophagy, alternative respiration and beyond

• Autor(a) principal: Barros, Jessica Aline Sousa
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: eng
• Título da fonte: LOCUS Repositório Institucional da UFV
• Texto Completo: https://locus.ufv.br//handle/123456789/28068
• topic: Autofagia; Metabolismo energético; Senescência; Fisiologia Vegetal

Durante seu ciclo de vida, plantas são constantemente expostas a mudanças ambientais que comprometem a produção de carboidratos. A depleção de energia resulta em acentuada reprogramação transcricional que sustenta a manutenção da homeostase energética. Dessa forma, vias catabólicas são geralmente ativadas levando a degradação de proteínas, lipideos e clorofila. Embora nossa compreensão atual acerca dos mecanismos que compõem a resposta de plantas ao déficit de energia tenha melhorado significativamente, ainda há muitas questões a serem abordadas. Portanto, essa tese é amplamente focada na compreensão (i) da autofagia como mecanismo de reciclagem de lipídeos e cloroplastos, (ii) da regulação transcricional das vias respiratórias alternativas durante condições de déficit de energia. Evidências tem demonstrado que a autofagia e o catabolismo de aminoácidos são peças- chaves na resposta de plantas à privação de energia. Apesar disso, pouco se sabe acerca do papel da autofagia na remobilização de substratos lipídicos para sustentar a produção de energia. Assim, primeiramente, sumarizamos estudos recentes que demonstram as múltiplas funções da autofagia no metabolismo lipídico. Em seguida, fornecemos evidências experimentais da importância da autofagia para a homeostase lipídica durante condições de déficit de energia. Nossos resultados demonstram que a ausência da autofagia afeta a mobilização de lipídeos de membrana e ativa degradação de lipídeos do cloroplasto, ao mesmo tempo que a produção de corpos lipídicos no citosol é comprometida. A degradação de cloroplastos é uma característica marcante da senescência natural e induzida por estresse, e o papel central da autofagia nesse processo foi amplamente caracterizado. Notavelmente, a degradação acentuada de componentes do cloroplasto em mutantes da autofagia (mutantes atg) reportada em vários estudos anteriores, sugere que outras vias de degradação do cloroplasto também atuem na remobilização dos componentes do cloroplasto. Dessa forma, foi observado anteriormente que a via de vesiculação do cloroplasto (CV) é altamente induzida em mutantes atg, contribuindo para seu fenótipo de senescência precoce durante condições de déficit de energia. Portanto, na segunda parte desta tese investigou-se a importância da via CV e sua coordenação com a autofagia durante condições de escuro prolongado. Assim, usando linhas mutantes RNAi para o gene CV, foi demonstrado que essa via desempenha um papel minoritário na resposta ao déficit de energia em Arabidopsis. A caracterização adicional de duplos mutantes para as vias CV e autofagia revelou a importância de CV na remodelação estrutural do cloroplasto de mutantes atg no escuro prolongado. No último capítulo, novas informações sobre componentes regulatórios que modulam a sobrevivência das plantas em condições de baixa energia foram revelados. Nesse contexto, o fator de transcrição WRKY45 foi identificado como um potencial componente da reprogramação metabólica sob escuro prolongado, atuando nos níveis de aminoácidos e ácidos orgânicos por meio de vias relacionadas ao estresse mitocondrial. Coletivamente, os dados obtidos descrevem novos mecanismos inerentes às respostas de plantas a condições de baixa energia. Os resultados são discutidos no contexto do conhecimento atual acerca metabolismo energético, autofagia e senescência em plantas. Palavras-chave: Autofagia. Estresse energético. Lipídeos. Metabolismo. Senescência.