Cientistas desenvolvem um protocolo para analisar o movimento e a absorção de ácido azelaico marcado isotopicamente em plantas modelo Arabidopsis thalianafornecendo informações valiosas sobre as respostas imunológicas das plantas. Esta pesquisa é particularmente importante para compreender como as plantas induzem resistência sistêmica a patógenos. O protocolo, detalhado pelo Dr. Suruchi Roychoudhry e pelo professor Jean Greenberg, concentra-se no sinal de defesa do ácido azelaico, molécula que viaja dentro da planta e desencadeia resistência sistêmica em tecidos distantes do local da infecção.
O professor Jean Greenberg da Universidade de Chicago e o Dr. Nicolás Cecchini da Universidade de Córdoba lideraram o trabalho e publicaram-no na revista STAR Protocols. Os pesquisadores desenvolveram métodos para medir o movimento do ácido azelaico das folhas para outras partes da planta e sua absorção pelo disco foliar. O professor Greenberg explicou a lógica por trás de sua pesquisa, dizendo: “Compreender a geração, movimento, absorção e percepção de sinais de defesa móvel é fundamental para descobrir os programas de resistência sistêmica de plantas com flores contra patógenos”.
A equipe usou ácido azelaico marcado radioativamente, um tipo de ácido azelaico marcado com carbono 14, para rastrear seu movimento dentro da planta. O composto foi aplicado em folhas individuais e os investigadores acompanharam a sua propagação nos tecidos aéreos e radiculares, fornecendo informações importantes sobre como as plantas mobilizam sinais de defesa. Um resultado digno de nota foi a transferência de ácido azelaico das folhas tratadas para os tecidos distais, fornecendo informações sobre como as plantas coordenam as suas respostas imunitárias através dos órgãos. Além disso, experimentos de controle usando sacarose radiomarcada ajudam a distinguir o movimento específico do ácido azelaico de problemas gerais de transporte em sistemas de floema vegetal.
Os investigadores ampliaram o seu estudo analisando a absorção de ácido azelaico em discos foliares, onde aplicaram ácido azelaico radiomarcado e observaram a sua absorção no tecido. Eles exploraram ainda mais o potencial do uso de ácido azelaico marcado com deutério, uma forma de ácido azelaico marcado com deutério, para transporte da raiz à parte aérea. Estes métodos abrem novos caminhos para estudar como as plantas mobilizam sinais de defesa desde as raízes até aos rebentos, proporcionando uma compreensão abrangente do seu sistema imunitário.
Existem várias vantagens na utilização de ácido azelaico marcado isotopicamente, particularmente a sua elevada sensibilidade na detecção de pequenos números de moléculas que se movem dentro das plantas. No entanto, como aponta o Dr. Cecchini, existem alguns desafios no trabalho com materiais radioativos. “Podemos rastrear o movimento de moléculas radiomarcadas, mas são necessárias técnicas especializadas, como cromatografia gasosa-espectrometria de massa (GC-MS), para confirmar se o ácido azelaico permanece intacto durante o transporte ou foi convertido em outra forma”, explica.
As descobertas do estudo têm implicações profundas para a biologia das plantas, pois melhoram a compreensão de como as plantas conseguem desenvolver resistência duradoura aos patógenos. A resistência sistêmica é um tipo de resposta imune das plantas que requer a transferência de sinais de uma parte da planta para outra. O ácido azelaico desempenha um papel crucial neste processo, permitindo que a planta responda de forma mais rápida e eficiente quando confrontada com infecções subsequentes.
No futuro, esses protocolos provavelmente serão aplicáveis ao estudo de outras espécies de plantas e à sinalização de defesa. Os pesquisadores sugerem que seu método poderia ser usado para estudar diferentes pequenas moléculas envolvidas na imunidade das plantas, fornecendo um poderoso conjunto de ferramentas para estudos futuros de resistência sistêmica das plantas.
Referência do diário
Roychoudhry, Suruchi, Jean T. Greenberg e Nicolás M. Cecchini. “Protocolo para análise de movimento e captação da molécula sinalizadora isotopicamente marcada ácido azelaico em Arabidopsis.” Protocolo STAR (2024). Número digital: https://doi.org/10.1016/j.xpro.2024.102944
Sobre o autor
Gene T. Greenberg: Desde 1997, sou professor do Departamento de Genética Molecular e Biologia Celular da Universidade de Chicago. Tenho diplomas do Barnard College (bacharelado em Bioquímica, Magna Cum Laude) e da Universidade de Harvard (PhD em Biofísica), e fui pós-doutorado apoiado pela National Science Foundation no Departamento de Biologia Molecular do Massachusetts General Hospital/Harvard University. Sou autor de 76 publicações revisadas por pares e possuo três patentes ativas. No total, meu trabalho recebeu mais de 14.000 citações do Google Scholar, com índice h de 51 e índice i10 de 71. Por muitos anos, atuei como editor sênior do The Plant Cell. Minhas honras incluem ser Pew Biomedical Scholar e membro da American Society for Plant Biology. Recentemente, fui eleito o próximo presidente da Sociedade Internacional para Interações Moleculares Planta-Micróbio. As contribuições do meu laboratório incluem: (1) Descoberta e caracterização do mecanismo de ação dos efetores de virulência tipo III do patógeno Pseudomonas syringae. (2) Identificação de um novo sinal de priming de defesa do sistema vegetal (ácido azelaico, AZA) que é atualmente utilizado comercialmente para promover a saúde das plantas. (3) Descobrir genes necessários para a ação da AZA e motilidade sistêmica e mostrar que esses genes (AZI1 e EARLI1), assim como outros genes da mesma família, também são necessários para o crescimento e/ou respostas imunes da bactéria promotora do crescimento vegetal P. simiae e/ou para a colonização desta cepa. As respostas múltiplas estimuladas por símios e AZA requerem proteínas de sinalização que influenciam o tráfego intracelular de AZI1 e EARLI1. (4) Estudar movimentos de sinalização de metabólitos e peptídeos microbianos para determinar seus movimentos e efeitos sistêmicos. (5) Descobrir proteínas vegetais importantes para a resistência a doenças basais e sistêmicas e para o controle da morte celular. jgreenbe@uchicago.edu https://profiles.uchicago.edu/profiles/display/37089
Nicolas M. Cecchini: Eu obtive meu doutorado. Doutor em Ciências Químicas pela Universidade Nacional de Córdoba, Argentina. Meu trabalho de doutorado elucidou o papel crítico do metabolismo da prolina no controle da morte celular durante a infecção de plantas (Cecchini et al., 2011a, 2011b). Após receber meu doutorado, realizei treinamento de pós-doutorado sob a orientação da Dra. Jean T. Greenberg na Universidade de Chicago, EUA, onde estudei o mecanismo de memória imunológica ou priming. Especialmente o papel da aminotransferase ALD1 e da proteína de transferência lipídica (LTP) AZI1 e proteínas relacionadas (Cecchini et al., 2015a, 2015b, 2019). Como pesquisador independente na Argentina, continuei a explorar o mecanismo de direcionamento de plastídios do AZI1 (Cecchini et al., 2020) e iniciei pesquisas sobre localização subnuclear orientada por splicing alternativo do fator epigenético/reparação de DNA MBD4L (Cecchini et al., 2022). Esses estudos levaram ao foco de minha pesquisa atual em imunorreceptores do tipo NLR direcionados a plastídios e mudanças na cromatina e splicing alternativo como mecanismos para estabelecer um estado preparado (Miranda et al., 2023; Peppino et al., 2024, em preparação).
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Suruchi Roy Chowdhury: Concluí minha graduação (bacharelado em Biotecnologia) na Índia e meu mestrado em Biologia Molecular na Universidade de Sussex. Em 2009, iniciei meu doutorado em biologia do desenvolvimento vegetal no laboratório do professor Stefan Kepinski na Universidade de Leeds, explorando o papel do hormônio vegetal auxina na regulação do padrão de crescimento oblíquo das plantas com flores. Os resultados da minha investigação de doutoramento levaram à comercialização da minha investigação e ao pedido de uma patente nos EUA (Células Vegetais Melhoradas), que apoiou ainda mais a continuação de um projecto de pós-doutoramento de curta duração no laboratório do Professor Kepinski para realizar alguns trabalhos de prova de conceito. Em seguida, mudei-me para o laboratório do professor Jean Greenberg na Universidade de Chicago (Chicago, EUA) em 2015 para estudar os mecanismos moleculares da imunidade sistêmica das plantas. Voltei então para Leeds em 2016 e, após um período de licença parental e subsequente regresso ao trabalho a tempo parcial, estou atualmente empregado como investigador sénior no Centro de Ciências Vegetais da Universidade de Leeds, estudando os mecanismos de respostas gravitrópicas dependentes do ângulo em raízes de Arabidopsis, ao mesmo tempo que me candidatei (e fui rejeitado!) a uma posição de investigador independente. Twitter: @SuruchiRoy1 E-mail: S.Roychoudhry@leeds.ac.uk
