Metabolismo oxidativo y proteólisis en plantas en condiciones de estrés abiótico

GALLEGO S.M.; AZPILICUETA C.E.; PENA L.B.; IANNONE M.F.; ROSALES E.P.; ZAWOZNIK M.S.; GROPPA M.D.; BENAVIDES M.P.

Buenos Aires, Argentina

Jornada; 1º Jornadas Interdisciplinarias sobre Cambio Climático; 2007

Universidad de Buenos Aires

Las plantas están expuestas a condiciones ambientales cambiantes, como temperaturas extremas, salinidad, altas intensidades de luz, sequía, metales, frente a las que reaccionan con ajustes en la expresión génica, produciendo cambios bioquímicos y fisiológicos que les permiten sobrevivir. La limitación del crecimiento es uno de los principales efectos observados en plantas sometidas a estrés abiótico,acompañado por un desbalance del estado rédox a nivel celular que en muchos casos conlleva a la producción de estrés oxidativo. Nuestro grupo ha trabajado en los últimos años en el estudio de los efectos deletéreos de los metales pesados sobre diversos aspectos del metabolismo vegetal, especialmente la generación de estrés oxidativo y la degradación proteolítica mediada por proteasoma en plantas sometidas a estrés por cadmio o cobre. Para ello se han utilizado diversos sistemas modelos (planta entera, fragmentos de hojas o raíces, semillas) en varias especies vegetales (trigo, girasol, Arabidopsis thaliana). Dependiendo del objetivo particular en cada caso, se usaron concentraciones crecientes de los mencionados metales (desde 1 μM hasta 500 μM de CdCl2 o CuCl2) durante períodos variables de tiempo. En hojas de girasol, el Cd2+ disminuyó el glutatión y aumentó o disminuyó la actividad de superóxido dismutasa, glutatión reductasa, ascorbato peroxidasa y catalasa, dependiendo de la concentración del metal, el órgano blanco y la edad de las plantas. Por otra parte, se demostró la participación de las especies reactivas del oxígeno en la inducción de isoformas de catalasa menos sensibles al la oxidación en respuesta al estrés abiótico, tanto en hojas como en estadíos post-germinativos de semillas de girasol. En plantas de Arabidopsis thaliana deficientes en la producción de ácido salicílico, se vio que este metabolito endógeno podría funcionar en esta especie como una molécula señal necesaria para generar, sostener o amplificar el estrés oxidativo inducido por el Cd. Hemos reportado que el daño oxidativo se asocia con modificaciones de la proteólisis, determinando la intervención del proteasoma 20S en la degradación de las proteínas oxidadas en plantas y la modificación de su actividad por alteraciones el la oxidación de la proteína 20S. El Cd2+ (50 μM) incrementó las actividades tipo tripsina y peptidil glutamil péptido hidrolasa (PGPH) y no se observó acumulación de proteínas ubicuitinizadas; 100 μM Cd2+ disminuyó las actividades tipo tripsina y quimotripsina, acumulándose proteínas conjugadas con ubicuitina. Se observó incremento del grado de oxidación del proteasoma 20S con las dos concentraciones de Cd2+.Arabidopsis thaliana). Dependiendo del objetivo particular en cada caso, se usaron concentraciones crecientes de los mencionados metales (desde 1 μM hasta 500 μM de CdCl2 o CuCl2) durante períodos variables de tiempo. En hojas de girasol, el Cd2+ disminuyó el glutatión y aumentó o disminuyó la actividad de superóxido dismutasa, glutatión reductasa, ascorbato peroxidasa y catalasa, dependiendo de la concentración del metal, el órgano blanco y la edad de las plantas. Por otra parte, se demostró la participación de las especies reactivas del oxígeno en la inducción de isoformas de catalasa menos sensibles al la oxidación en respuesta al estrés abiótico, tanto en hojas como en estadíos post-germinativos de semillas de girasol. En plantas de Arabidopsis thaliana deficientes en la producción de ácido salicílico, se vio que este metabolito endógeno podría funcionar en esta especie como una molécula señal necesaria para generar, sostener o amplificar el estrés oxidativo inducido por el Cd. Hemos reportado que el daño oxidativo se asocia con modificaciones de la proteólisis, determinando la intervención del proteasoma 20S en la degradación de las proteínas oxidadas en plantas y la modificación de su actividad por alteraciones el la oxidación de la proteína 20S. El Cd2+ (50 μM) incrementó las actividades tipo tripsina y peptidil glutamil péptido hidrolasa (PGPH) y no se observó acumulación de proteínas ubicuitinizadas; 100 μM Cd2+ disminuyó las actividades tipo tripsina y quimotripsina, acumulándose proteínas conjugadas con ubicuitina. Se observó incremento del grado de oxidación del proteasoma 20S con las dos concentraciones de Cd2+.