Os cientistas desenvolveram um protocolo para analisar a mobilidade e a absorção de ácido acético marcado isotopicamente em uma planta modelo. Arabidopsis thalianaFornece informações valiosas sobre as respostas imunológicas das plantas. Esta pesquisa é fundamental para compreender como as plantas induzem resistência sistêmica contra patógenos. O protocolo, descrito por Suruchi Roychowdhury e pelo professor Jean Greenberg, concentra-se no estudo da sinalização de defesa do ácido azelaico, molécula que viaja dentro da planta e induz resistência sistêmica em tecidos distantes do local da infecção.
Prof. Jean Greenberg da Universidade de Chicago e Dr. da Universidade de Córdoba. Nicholas Cecchini liderou o trabalho, que foi publicado 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 pelos discos foliares. “Compreender a geração, movimento, captação e percepção de sinais de defesa móvel é fundamental para desvendar programas de resistência sistêmica em plantas com flores contra patógenos”, disse o professor Greenberg.
A equipe usou ácido azelaico radiomarcado, uma versão do ácido azelaico marcada com carbono-14, para rastrear seu movimento dentro da planta. O composto foi aplicado a uma folha e os investigadores acompanharam o seu percurso até aos tecidos aéreos e radiculares, fornecendo informações importantes sobre como as plantas mobilizam os seus sinais de defesa. Um resultado significativo, o movimento do ácido zelaico da folha tratada para tecidos distantes, fornece informações sobre como a planta coordena a resposta imune em diferentes órgãos. Além disso, uma experiência de controlo utilizando sacarose radiomarcada ajudou a distinguir o movimento específico do ácido azelaico dos problemas gerais de transporte no sistema flomático da planta.
Os pesquisadores ampliaram o estudo colocando ácido azelaico em discos foliares e examinando-o, onde usaram ácido azelaico radiomarcado para observar a absorção no tecido. Eles exploraram ainda mais o potencial de transporte da raiz para a parte aérea usando ácido azélico marcado com deutério, uma versão do ácido azélico marcado com deutério. Esses métodos abrem novas maneiras de investigar como as plantas mobilizam sinais de defesa das raízes aos brotos, fornecendo assim uma visão detalhada do seu sistema imunológico.
A utilização de ácido azelaico marcado isotopicamente tem várias vantagens, particularmente a sua elevada sensibilidade na detecção de pequenas quantidades da molécula em movimento dentro da planta. No entanto, como observou Cecchini, existem desafios no uso de materiais radioativos. “Podemos detectar o movimento de moléculas radiomarcadas, mas precisamos de técnicas especiais como cromatografia gasosa-espectrometria de massa (GC-MS) para confirmar se o ácido azelaico está intacto ou foi convertido para uma forma diferente durante o transporte”, explicou.
As descobertas do estudo têm implicações profundas para a biologia das plantas, pois melhoram a compreensão de como as plantas desenvolvem resistência a longo prazo contra patógenos. A resistência sistêmica, um tipo de resposta imune das plantas, requer sinais para passar de uma parte da planta para outra. O ácido acélico desempenha um papel importante neste processo, tornando a planta mais rápida e eficaz no tratamento de infecções subsequentes.
Olhando para o futuro, estes protocolos podem ser adaptados para estudar outras espécies de plantas e sinais de defesa. Os pesquisadores sugerem que seus métodos podem ser usados para investigar diferentes pequenas moléculas envolvidas na imunidade das plantas, fornecendo um kit de ferramentas robusto para estudos futuros de imunidade sistêmica das plantas.
Nota de diário
Roychowdhury, Suruchi, Jean D. Greenberg e Nicholas M. Cecchini. “Protocolo para analisar o movimento e absorção da molécula sinalizadora isotopicamente marcada ácido azelaico em Arabidopsis.” Ética STAR (2024). DOI: https://doi.org/10.1016/j.xpro.2024.102944
Sobre os professores
Jean D. Greenberg: Sou professor do Departamento de Genética Molecular e Biologia da Universidade de Chicago desde 1997. Me formei no Barnard College (BA, Bioquímica, Magna Cum Lad) e na Harvard University (PhD, Biofísica). Hospital Geral de Massachusetts/Universidade de Harvard. Sou autor de 76 publicações revisadas por pares e tenho três patentes ativas. Meu trabalho recebeu mais de 14.000 citações do Google Scholar, um índice h de 51 e um índice i10 de 71. Por muitos anos, fui o editor sênior do The Plant Cell. Minhas honras incluem ser Pew Biomedical Scholar e Fellow da American Society for Plant Biology. Recentemente, fui eleito o próximo presidente da Sociedade Internacional para Interações Moleculares entre Plantas e Micróbios. As contribuições do meu laboratório incluem: (1) Identificar e caracterizar o mecanismo de ação dos efetores de virulência tipo III do patógeno Pseudomonas syringae. (2) Identificação de um novo sinal mestre de defesa do sistema vegetal (ácido azelaico, AZA) agora utilizado comercialmente para melhorar a saúde das plantas. (3) identificação dos genes necessários para a ação e regulação da AZA e mostrou que esses genes (AZI1 e EARLI1) e outros da mesma família são necessários para o crescimento e/ou respostas imunes em bactérias promotoras de crescimento de plantas P. simiae e/ou colonização por esta cepa. Muitas das respostas induzidas por P. simiae e AZA requerem proteínas sinalizadoras que afetam o tráfego intracelular de AZI1 e EARLI1. (4) Investigar a transdução de sinal de metabólitos e peptídeos microbianos para estabelecer seus mecanismos e efeitos sistêmicos. (5) Identificação de proteínas vegetais importantes para a imunidade basal e sistêmica e controle da morte celular. jgreenbe@uchicago.edu https://profiles.uchicago.edu/profiles/display/37089
Nicolau M. Cecchini: Recebi meu doutorado. Doutor em Ciências Químicas pela Universidade Nacional de Córdoba, Argentina. Meu trabalho de doutorado elucidou o papel crítico do metabolismo da prolina na regulação da morte celular durante infecções de plantas (Cecchini et al., 2011a, 2011b). Após meu doutorado, Dr. Jean D. na Universidade de Chicago, EUA. Fiz pós-graduação sob a orientação de Greenberg, onde investiguei os mecanismos subjacentes à memória imunológica ou priming. Em particular, o(s) papel(s) 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 investigando o mecanismo de direcionamento de plastídios de AZI1 (Cecchini et al., 2020) e o fator epigenético/reparo de DNA MBD4L (Cecchini et al. 2022, 2022, 2022, 2022, 2022, 2022, 2022). Isso me levou a concentrar minha pesquisa atual no receptor imunológico tipo I e na cromatina e no splicing alternativo (Miranda et al., 2023; Peppino et al., 2024, em preparação).
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Surushi Roy Chowdhury: Concluí meu bacharelado em Biotecnologia pela Índia e mestrado em Biologia Molecular pela Universidade de Sussex. Comecei meu doutorado em 2009 no laboratório do professor Stephen Kepinski em biologia do desenvolvimento vegetal na Universidade de Leeds, investigando o papel do hormônio vegetal auxina na regulação de padrões de crescimento oblíquos em plantas com flores. As descobertas do meu doutorado levaram à comercialização de minha pesquisa e ao depósito de uma patente nos EUA (célula vegetal modificada), que apoiou ainda mais um curto programa de pós-doutorado que continuou no laboratório do Prof. Kebinski. Em seguida, visitei o laboratório do professor Gene Greenberg na Universidade de Chicago (Chicago, EUA) em 2015. Regressei então a Leeds em 2016, após licença parental, onde trabalho atualmente no Center for Senior Research do Science Centre. Leeds, investigando os mecanismos subjacentes ao gravitropismo dependente de ângulo nas raízes de Arabidopsis, enquanto se candidata (e é rejeitado!) para cargos de bolsa independente Twitter: @SuruchiRoy1 Email: S.Roychoudhry@leeds.ac.uk
