En búsqueda de los mecanismos por los cuales el cadmio induce muerte celular en plantas de tabaco

IANNONE MF; VÁZQUEZ A; RECALDE L; GROPPA MD, ; BENAVIDES MP.

Simposio; X Simposio Nacional de Biotecnología REDBIO Argentina 2015; 2015

REDBIO

El cadmio es un metal fitotóxico que produce estrés oxidativo y muerte celular en diferentesespecies vegetales. Sin embargo, aún no son claros los mecanismos por los cuales ejerce sutoxicidad. Con el objetivo de profundizar en el estudio de los mismos, se usaron plantastransgénicas de tabaco deficientes en catalasa (CAT1AS) y plantas salvajes (SR1) y seevaluaron parámetros de muerte celular como también variaciones en el contenido depoliaminas, moléculas nitrogenadas alifáticas con función antioxidante y cuyo metabolismo sealtera en condiciones de estrés. Para ello se usaron discos de hojas de plantas de 60 d, loscuales se incubaron en agitador rotatorio con una solución de 500 μM de CdCl2 durante 3 y 21hs en condiciones de luz permanente.Para evaluar el efecto del metal sobre el metabolismo de poliaminas, se midió el contenido deputrescina (Put), espermidina (Spd) y espermina (Spm). El contenido de Put disminuyó un 28 %a las 21 h en los discos de hoja SR1 expuestos al metal, mientras que en las plantas CAT1AS,su contenido descendió un 33 % y un 70 %, a las 3 h y 21 h, respectivamente. El contenido deSpd no fue afectado, mientras que la Spm duplicó su nivel a las 3 h en ambas líneas vegetales,pero a las 21 h no se alteró su contenido en las plantas SR1, y disminuyó un 65 % en la líneatransgénica tratada con cadmioLa actividad de esterasas se midió como parámetro de muerte celular, a las 3 h, se observóuna disminución de la actividad de la misma alcanzando un 62 % y 73 % de sus controles paraSR1 y CAT1AS respectivamente. A las 21 h, los niveles de actividad obtenidos respecto de suscontroles fueron 47 % para SR1 y 22 % para CAT1AS.Para evaluar si el H2O2 podría jugar un rol en la muerte celular causada por Cd se midió laactividad de esterasas en los discos de hoja tratados 21 h con 500 μM de Cd, previa infiltracióncon agentes antioxidantes tales como CAT, SOD y GSH y se observó que en ambas líneasvegetales aumentó significativamente la viabilidad con estos pretratamientos. Asimismo, seevaluó si el NO estaría implicado en dicho proceso, para ello se agregó nitroprusiato de sodio(SNP), que es un donante de NO, o cPTIO, el cual remueve específicamente al NO, y losvalores obtenidos fueron similares a los tratamientos con Cd en ambas líneas vegetales, lo quesugeriría que el NO no estaría implicado en la muerte celular mediada por Cd en los discos dehoja de tabaco. A su vez, se evaluó el rol del calcio, para ello se utilizó el bloqueante de loscanales de Ca2+, LaCl3, o cafeína, un agente que libera Ca2+ y se confirmó su participación. A suvez, se decidió evaluar si el descenso marcado en el contenido de poliaminas podría estarrelacionado con la muerte celular observada, para ello se evaluó si el agregado de Put, Spd oSpm conjuntamente con Cd revertía la muerte celular producida por el metal. Se comprobó unarecuperación parcial de la viabilidad tanto en SR1 como en CAT1AS.Por otro lado, se monitorearon los cambios en la expresión génica del gen cp1, que codificapara una cisteína proteasa de tabaco asociado a muerte celular. A las 3 h se observó unaumento del 60% y 156% en los niveles del transcripto de cp1 para SR1 y CAT1AS expuestasal cadmio respecto a su control, respectivamente. A las 21 h se triplicó el nivel del transcriptorespecto a su control sólo en las plantas CAT1AS.Estos resultados demuestran que las plantas transgénicas deficientes en catalasa mostraronmayor muerte celular al ser expuestas al Cd, respecto a las plantas SR1. Y esto secorrelacionó con un descenso en el contenido de Put y Spm. A su vez, se observó que el H2O2y el Ca2+ estarían involucrados en la muerte celular inducida por el Cd.