Engenharia Enzimática
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Abstrato

Estresse oxidativo em plantas sob condições de seca e o papel de diferentes enzimas

Leonora Mansur Mattos, Celso Luiz Moretti

Os efeitos do estresse da seca no metabolismo das plantas são diretos ou secundários. O estresse oxidativo é induzido por uma ampla gama de estresses bióticos e abióticos, incluindo luz UV, invasão de patógenos (reação de hipersensibilidade), ação de herbicidas, escassez de oxigênio, entre outros. Estresses de seca e sal geralmente levam à produção de espécies reagentes de oxigênio (ROS), como peróxido de hidrogênio (H2O2) e superóxido (O2 ·–), ambos produzidos em uma série de reações celulares, incluindo a reação de Fenton catalisada por ferro, e por várias enzimas, como lipoxigenases, peroxidases, NADPH oxidase e xantina oxidase. Para controlar o nível de ROS sob condições de estresse, os tecidos vegetais contêm uma série de enzimas eliminadoras de ROS. Os principais componentes celulares suscetíveis a danos por radicais livres são lipídios (peroxidação de ácidos graxos insaturados em membranas), proteínas e enzimas (desnaturação), carboidratos e ácidos nucleicos. O equilíbrio de carbono da planta durante um período de estresse salino/hídrico e a recuperação subsequente podem depender tanto da velocidade e do grau de recuperação fotossintética, quanto do grau e da velocidade do declínio da fotossíntese durante a redução de água. O conhecimento atual sobre as limitações fisiológicas à recuperação fotossintética após diferentes intensidades de estresse hídrico e salino ainda é escasso. A partir da grande quantidade de dados disponíveis sobre estudos de perfil de transcrição em plantas submetidas à seca, está se tornando aparente que as plantas percebem e respondem a esses estresses alterando rapidamente a expressão gênica em paralelo com alterações fisiológicas e bioquímicas; isso ocorre mesmo sob condições de estresse leve a moderado. A partir de um estudo abrangente recente que comparou o estresse salino e a seca, é aparente que ambos os estresses levaram à regulação negativa de alguns genes fotossintéticos, com a maioria das mudanças sendo pequenas, possivelmente refletindo o estresse leve imposto. Estresses de seca e sal são desafios significativos para a humanidade. A utilização de diferentes estratégias, nomeadamente engenharia genética e enzimática, pode contribuir para o alívio dos estresses oxidativos associados. A regulação da expressão de genes que codificam proteínas e enzimas específicas pode resultar em tolerância à seca e ao sal. Diferentes genótipos de culturas, como cana-de-açúcar, soja e trigo já foram projetados para tolerância à seca. Genótipos de trigo mostraram alterações em enzimas antioxidantes, bem como em enzimas associadas ao metabolismo do carbono. Essas estratégias importantes serão uma ferramenta vitalmente importante na busca para aliviar os problemas futuros da Terra em relação à alimentação, energia e meio ambiente. A presente revisão se concentra em estresses oxidativos associados a condições de seca e sal, abordando a metabolômica envolvida em tais restrições.