Papel dos transportadores de nicotinamida adenina dinucleotídeo (NAD) nos mecanismos de tolerância ao alumínio em Arabidopsis thaliana

Nicotinamida adenina dinucleotídeo (NAD) é uma coenzima que desempenha um papel central no metabolismo redox em todos os domínios da vida. Esse nucleotídeo de pirimidina é muito importante em diversas reações oxirredutoras necessárias para um bom funcionamento do metabolismo celular, como fotossíntese, -oxidação de lipídios, via oxidativa das pentoses e ciclo dos ácidos tricarboxílicos (TCA), possuindo papel de sinalizador a nível celular. O alumínio (Al) está entre os principais limitantes do desenvolvimento e produtividade de culturas em solos ácidos (pH<5). A acidificação do solo culmina na solubilização de cátions tóxicos de Al no mesmo, sendo a principal forma o Al3+. Quando submetidas à longos períodos de exposição ao Al, as plantas sofrem diversas alterações fenotípicas. Com efeito, a toxicidade ao Al resulta no estresse oxidativo, acarretando danos aos componentes celulares. A exposição ao Al causa redução na respiração mitocondrial, provavelmente devido a danos oxidativos resultantes da produção acentuada de espécies reativas de oxigênio (ROS). Em Arabidopsis, já foram identificados diversos transportadores de NAD+, incluindo os localizados na membrana interna (NDT1 e NDT2) e o transportador peroxissomal (PXN). O papel dessas proteínas é importar essa nicotinamida para o interior da respectiva organela em troca de diversos nucleotídeos, fosfatados ou não. O NAD desempenha papel fundamental de regulação no estado redox celular e em reações oxidativas do metabolismo de ROS. Por tudo isso, hipotetiza-se que os transportadores de NAD mitocondriais e peroxissomais possuem papel importante nas plantas em resposta ao Al em níveis tóxicos. Assim, níveis ideais de NAD+ em cada organela seriam necessários para respostas adequadas da planta a esse metal. A fim de elucidar mecanismos de tolerância ao Al em distintos estádios do desenvolvimento de Arabidopsis thaliana, o genótipo selvagem (WT) e os mutantes deficientes na expressão dos transportadores de NAD (ndt1, ndt2 e pxn1) foram submetidos aos tratamentos pH 5.7, pH 4 e pH 4 + Al. Parâmetros de germinação, morfométricos e histoquímicos foram analisados em plântulas e parâmetros metabólicos e fotossintéticos em plantas adultas. Os resultados demonstraram que os mutantes apresentaram menor velocidade de germinação que o WT, sendo que pxn1 foi o mutante mais afetado para este parâmetro. Análises in sílico sugerem que a proteína PXN é altamente expressa em sementes durante a germinação. Apesar das diferenças na velocidade da germinação, a porcentagem final de germinação é igual para todos os genótipos. Os mutantes ndt1 e ndt2 apresentaram maior comprimento de raiz que o WT sob condições ótimas. Nas demais análises, os genótipos não apresentaram diferenças importantes no conteúdo de metabólitos ou parâmetros fotossintéticos apresentados. Esses últimos resultados coincidem com os de análises prévias com os mesmos genótipos. Em síntese, a baixa expressão dos transportadores mitocondriais e peroxissomal não promoveu alterações significativas nos parâmetros de desenvolvimento das plantas sob tratamentos de pH ácido e Al em concentrações tóxicas. Palavras-chave: Transportadores; Coenzimas; Estresse abiótico; Metabolismo mitocondrial; Respiração.