Importância dos mecanismos de resposta aos danos ao DNA na tolerância ao arsênio em plantas

A manutenção da integridade do DNA é um desafio vital para os organismos. Estudos sugerem que a exposição ao arsênio (As) induz efeitos genotóxicos em células eucarióticas. Em plantas, um dos principais efeitos fenotípicos da toxicidade por As é a inibição do crescimento radicular, que pode ocorrer por meio da interrupção das divisões celulares. Todavia, ainda não está claro se, e em que extensão, essa inibição está relacionada a danos ao DNA e aos mecanismos de reparo. Tais mecanismos são induzidos por reações de fosforilação dependentes e independentes do fator de transcrição Suppressor of Gamma-response 1 (SOG1), culminando na interrupção de fases do ciclo celular. Com efeito, a toxicidade causada pelo As interfere no metabolismo energético pela substituição do fosfato por arsenato, desestabilizando o ATP e, assim, diminuindo a carga de adenilato. Nossa hipótese é que vias de reparo e checagem do DNA interrompem o ciclo celular e o crescimento associado à redução da disponibilidade energética provocada pelo As, bem como pelo dano ao DNA, em vias associadas ao integrador central de resposta SOG1. Foram utilizados mutantes de Arabidopsis thaliana para as vias do ciclo celular e de resposta ao dano ao DNA SOG1 (sog1-101), CDK (cdkb1) e E2F(e2fb1), todas no mesmo background selvagem (ecótipo Columbia 0). Em condições de As[0], o genótipo sog1 apresentou maior massa fresca de parte aérea em comparação aos demais genótipos. Na presença do As, todos os genótipos apresentaram redução significativa na biomassa. Observa-se que os mutantes para cdkb1 e e2fb1 apresentam uma redução na concentração de todos os pigmentos na presença de As. Os diferentes genótipos exibem concentrações de aminoácidos totais similares em condições ótimas; todavia, na presença de As, com exceção de cdkb1, todos os outros genótipos apresentaram aumentos significativo nos níveis de aminoácidos totais. Os genótipos cdkb1 e e2fb1 apresentaram maiores concentrações de proteínas e de amido; entretanto, na presença de As, todos os genótipos sofreram reduções significativas. A presença de As resultou em redução dos açúcares solúveis totais (sacarose, glicose e frutose) em todos os genótipos. Malato, fumarato e prolina, em situação de controle, apresentaram pequenas diferenças. No entanto, na presença de As, todos os genótipos mostraram acréscimos significativos, destacando-se malato e fumarato para cdkb1 e e2fb1, com os maiores acréscimos, enquanto prolina foi mais expressiva para sog1. Em presença de As, os genótipos mutantes (sog1, cdkb1 e e2fb1) apresentam coloração mais intensa associada à presença de superóxido na parte aérea. Nos ápices radiculares, todos os genótipos apresentam comportamento semelhante, sem apresentar coloração intensa para o marcador de espécies reativas de oxigênio (ROS) na ausência de estresse. Já na presença do poluente, todos os genótipos exibiram intensa marcação de superóxido. O número de núcleos na parte aérea foi semelhante na situação controle; entretanto, em presença de As, ocorreu uma redução significativa em todos os genótipos, sendo dkb1 e e2fb1 os mais afetados. O índice de endopoliploidia, avaliado na parte aérea, não foi alterado pela presença de As. Tomados em conjunto, os resultados indicam que os efeitos inibitórios no crescimento em presença do As estão fortemente relacionados à homeostase do metabolismo energético, o que resulta na paralização do ciclo celular. Além disso, danos ao DNA nas condições aqui analisadas não foram evidentes. Palavras-chave: estresse por arsênio; metabolismo primário; ciclo celular; reparo de dna.