Avances en el estudio de la regulación a corto plazo del movimiento de agua en plantas

GABRIELA AMODEO, MOIRA SUTKA, KARINA ALLEVA, RICARDO DORR, MARIO PARISI

Buenos Aires, Argentina

Congreso; XXVI Reunión Anual de la Sociedad Argentina de Biofísica; 2002

SAB

En plantas, es cada vez más claro el papel preponderante que juegan los canales de agua o acuaporinas en el transporte de agua intra e intercelular. Estas proteínas integrales de membrana se presentan en las plantas con características salientes: su localización mayoritaria en dos membranas separadas, la plasmática y el tonoplasto (membrana que delimita a la vacuola); su expresión en grandes cantidades y su presentación en múltiples isoformas. El descubrimiento de los canales de agua no sólo soporta la idea de que en determinados procesos fisiológicos el sistema requiere de altos valores de permeabilidad al agua, sino que además sustenta la base molecular para proveer los mecanismos de regulación del transporte de agua transmembrana. Actualmente se habla de regulación a largo plazo, con cambios en los patrones de expresión de la proteína en el nivel génico, o a corto plazo, con mecanismos de activación e inactivación de los canales. En nuestro laboratorio se han realizado una serie de experimentos con el objetivo de estudiar y caracterizar, a nivel molecular y celular, el transporte transmembrana tanto en membrana plasmática como en el tonoplasto, y dilucidar los posibles mecanismos regulatorios que involucren la activación/ inactivación de los canales. Como material de estudio se empleó el parénquima de reserva de la raíz de remolacha (Beta vulgaris). Entre los hallazgos podemos enfatizar que: La acidificación del medio afecta el movimiento de agua transmembrana: En membrana plasmática: la permeabilidad al agua de esta preparación resultó elevada (261±42 mm s-1 (±SEM, n=7)), ser inhibida por compuestos mercuriales y con una muy baja energía de activación (Ea), que son característicos del transporte de agua a través de proteínas. En presencia de un medio acidificado (pH 5.6), la Ea aumenta y se reduce la permeabilidad osmótica en forma drástica lo que confirmaría una inactivación de los canales para agua. En tonoplasto: se caracterizó el transporte de agua en vacuolas por videomicroscopía y se observó un claro efecto inhibitorio de la acidifación del medio extravacuolar, que es posible revertir. Empleando una fracción purificada de vesículas de tonoplasto se analizó mediante la técnica de stopped flow el efecto de pH sobre la permeabilidad osmótica. Los resultados obtenidos muestran que a pH ácidos la permeabilidad osmótica de las vesículas de tonoplasto se reduce un 25%. La presencia de iones divalentes reduce la permeabilidad al agua: Al equilibrar vesículas de membrana plasmática en presencia de iones divalentes (Ca+2, Mg2+, Ba2+) la permeabilidad osmótica se reduce entre un 25 y un 60%, resultando entre estos iones ser el Ca2+  el más eficiente. La relación dosis respuesta del efecto del Ca2+  sobre la permeabilidad osmótica fue evaluada en presencia de calcio libre resultando la inhibición media para concentraciones de Ca2+  entre 50-100 mM. Los resultados obtenidos confirman por lo tanto que existen mecanismos de regulación a corto plazo finos, eficientes y reversibles del transporte de agua. Tanto la presencia de iones divalentes como protones ejercen un efecto inhibitorio sobre el transporte de agua y en condiciones fisiológicas podrían actuar modulándolo cuando se alteran los valores de estas variables. FONCYT PICT/99 5145 y Grant IFS C3052 a GA.