Metabolismo oxidativo y proteólisis en plantas en condiciones de estrés abiótico

SM GALLEGO; CE AZPILICUETA; LB PENA; MF IANNONE; EP ROSALES; MS ZAWOZNIK; MD GROPPA; MP BENAVIDES

Facultad de Derecho, Universidad de Buenos Aires

Jornada; Primera Jornada Interdisciplinaria sobre Cambio Climático; 2007

Universidad de Buenos Aires

Las plantas están expuestas a condiciones ambientales cambiantes, comotemperaturas extremas, salinidad, altas intensidades de luz, sequía, metales, frente alas que reaccionan con ajustes en la expresión génica, produciendo cambiosbioquímicos y fisiológicos que les permiten sobrevivir. La limitación del crecimiento esuno de los principales efectos observados en plantas sometidas a estrés abiótico,acompañado por un desbalance del estado rédox a nivel celular que en muchos casosconlleva a la producción de estrés oxidativo. Nuestro grupo ha trabajado en los últimosaños en el estudio de los efectos deletéreos de los metales pesados sobre diversosaspectos del metabolismo vegetal, especialmente la generación de estrés oxidativo yla degradación proteolítica mediada por proteasoma en plantas sometidas a estrés porcadmio 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 usaronconcentraciones crecientes de los mencionados metales (desde 1 µM hasta 500 µMde 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 concentracióndel metal, el órgano blanco y la edad de las plantas. Por otra parte, se demostró laparticipación de las especies reactivas del oxígeno en la inducción de isoformas decatalasa menos sensibles al la oxidación en respuesta al estrés abiótico, tanto enhojas como en estadíos post-germinativos de semillas de girasol. En plantas deArabidopsis thaliana deficientes en la producción de ácido salicílico, se vio que estemetabolito endógeno podría funcionar en esta especie como una molécula señalnecesaria 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 proteínasoxidadas en plantas y la modificación de su actividad por alteraciones el la oxidaciónde la proteína 20S. El Cd2+ (50 µM) incrementó las actividades tipo tripsina y peptidilglutamil péptido hidrolasa (PGPH) y no se observó acumulación de proteínasubicuitinizadas; 100 µM Cd2+ disminuyó las actividades tipo tripsina y quimotripsina,acumulándose proteínas conjugadas con ubicuitina. Se observó incremento del gradode oxidación del proteasoma 20S con las dos concentraciones de Cd2+.Los resultados demuestran que los metales pesados que contaminan aguas y suelospueden afectar negativamente el crecimiento vegetal mediante la producción de dañooxidativo y la degradación de proteínas, dependiendo de la especie vegetal, laconcentración del metal o el tiempo de exposición. El conocimiento de las rutasbioquímicas que conducen las señales que llevan a una respuesta al estrés nospermitirán obtener plantas que resistan al estrés abiótico.