Caracterização fisiológica do transportador mitocondrial de adenilatos AtAAC1

Abstract

As células necessitam de energia para a manutenção de vários processos metabólicos. Adenosina trifosfato (ATP) é um metabólito central no metabolismo celular, participando de inúmeras transações energéticas, e assim considerado uma fonte de energia biológica universal em todos organismos vivos. Em tecidos heterotróficos a mitocôndria é a organela responsável pela maior parte do suprimento do ATP necessário para os processos metabólicos. Para sua utilização, os adenilatos (adenosina monofosfato, AMP; adenosina difosfofato, ADP; e ATP) são distribuídos entre os compartimentos celulares via proteínas carreadoras especializadas em transporte. Dentre essas proteínas se encontram os carreadores do tipo antiporte ADP/ATP (AACs), que exportam o ATP da matriz mitocondrial para o citosol e em troca importam o ADP do citosol. Em Arabidopsis thaliana são encontradas três isoformas de AACs (AAC1, AAC2 e AAC3). Entre essas isoformas, o AAC1 é a mais expressa em diferentes tecidos e estágios fenológicos. Contudo, a sua função fisiológica ainda não foi elucidada em plantas. Neste trabalho, avaliou-se o papel do transportador mitocondrial AAC1 em A. thaliana. Para tal, foram utilizadas uma linha mutante com inserção de T-DNA (KO) e quatro linhas antisenso sob o controle do promotor 35S (AS2, AS4, AS5 e AS7) com reduzida expressão de AAC1. Em folhas expandidas de plantas deficientes na expressão de AAC1, observou-se redução nastaxas de respiração noturna sem alterações em parâmetros de fotossíntese em relação a plantas selvagens. Adicionalmente, foram observados diminuição no número de folhas e na área foliar específica. Verificou-se também acúmulo de açucares (glicose, frutose, sacarose) e malato em folhas das plantas com baixa expressão de AAC1. Observou-se maiores teores de aminoácidos em paralelo com menores conteúdos de proteínas em folhas. Nas raízes, a deficiência na expressão de AAC1 resultou em menor crescimento, o qual foi associado a menores taxas respiratórios nos tecidos desse órgão. Em conjunto, os resultados apresentados sugerem que AAC1 desempenha um papel importante na respiração mitocondrial impactando o crescimento da planta como um todo, sem alterações marcantes na eficiência fotossintética. Palavras-chave: Translocador 1 do Nucleotídeo Adenina. Metabolismo. Respiração celular. Mitocôndrias. Células -Cells need energy to maintain various metabolic processes. Adenosine triphosfate (ATP) is a central metabolite in cellular metabolism, participating in numerous energy transactions, and thus considered a source of universal biological energy in all living organisms. In heterotrophic tissues, mitochondria are the organelle responsible for most of the ATP supply necessary for metabolic processes. For their use, adenylates (AMP, ADP and ATP) are distributed among the cell compartments via transport-specialized carries proteins. Among these proteins are carriers of the Type Antiport ADP/ATP (AACs), which export the ATP from the mitochondrial matrix to the cytosol and in return import the ADP of the cytosol. In Arabidopsis thaliana, three isoforms of AACs are found: AAC1, AAC2 and AAC3. Among these isoforms, AAC1 is the most expressed in different tissues and phenological stages. However, its physiological function has not yet been fully elucidated in plants. In this work, the role of mitochondrial transporter AAC1 in A. thaliana was evaluated. For this, we used a mutant line with T-DNA (KO) insertion and four antisense lines under the control of promoter 35S (AS2, AS4, AS5 and AS7) with reduced expression of AAC1. In expanded leaves of plants deficient in the expression of AAC1, there was a reduction in dark respiration rates without changes in photosynthesis parameters in relation to wild plants. Additionally, was observed a decrease in the number of leaves and in the specific leaf area. There was also accumulation of sugars (glucose, fructose, sucrose), and malate in leaves of plants with low expression of AAC1. A decrease in the number of leaves and in the specific leaf area was observed. There was also accumulation of sugars (glucose, fructose, sucrose) and malate in leaves of plants with low expression of AAC1. A decrease in the number of leaves and in the specific leaf area was observed. There was also accumulation of sugars (glucose, fructose, sucrose), and malate in leaves of plants with low expression of AAC1. Higher amino acid contents were observed in parallel with lower protein contents in leaves. In the roots, the deficiency in the expression of AAC1 resulted in lower growth, which was associated with lower respiratory rates in the tissues of this organ. Together, the results presented suggest that AAC1 plays an important role in mitochondrial respiration impacting plant growth as a whole, without marked changes in photosynthetic efficiency.