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UC.PT

Divisão de Projetos e Atividades

PTDC/BIA-PLA/7143/2014

PTDC


Código da Operação:
POCI-01-0145-FEDER-016774

Referência: PTDC/BIA-PLA/7143/2014

Título: Integration of carbon and hormone signaling in plants

Área Científica: Ciências Naturais e do Ambiente

Síntese do Projeto: Para sobreviverem, as plantas devem responder a condições ambientais adversas. Para isso, desenvolveram sistemas de perceção e vias de sinalização eficazes que respondem de forma rápida e específica às alterações ambientais. Os mecanismos de integração de sinal são muito conservados em eucariotas. Este é o caso da família de proteínas-quinase SNF1/AMPK/SnRK1 (1). Estas enzimas monitorizaram o estado de energia da célula e, quando os níveis de energia diminuem, por exemplo em condições de stress, provocam um reajuste global do transcriptoma e metaboloma que permite a restauração da homeostase e promove a sobrevivência da célula (2). SnRK1 controla também processos celulares como a progressão do ciclo celular, e as fases de transições do desenvolvimento, como a germinação e floração (3-5). Estas enzimas apresentar uma estrutura conservada heterotrimérica composta por uma subunidade alfa-catalítica, e duas subunidades reguladores (beta e gama) (1). Os sinais que detetam são de natureza muito diversa e não absolutamente restritos a energia. SnRK1 é induzida por ácido abscísico (ABA) (6) e está também provavelmente interligada com outras hormonas.
ABA é tradicionalmente considerado como a hormona do stress, que inibe o crescimento para permitir a sobrevivência a condições adversas, como a seca (7). Esta pequena molécula é detetada no citoplasma através da família PYR / PYL / RCAR de receptores. Após a ligação a ABA, os recetores sequestram as fosfatases PP2C, libertando assim quinases SnRK2 e activando a sinalização ABA (7). O trabalho desenvolvido recentemente no nosso grupo mostrou que as PP2C são reguladores negativos de ambas as vias de sinalização, ABA e SnRK1 (6). O ácido giberélico (GA) é uma hormona promotora do crescimento que actua antagonicamente a ABA (7). O componente chave da sinalização de GA são as proteínas DELLA, repressores da sinalização de GA que, quando GA é detectado, são submetidos a degradação pelo proteossoma e que, por outro lado, são estabilizados por fosforilação (8). A hipótese central deste projeto é que SnRK1 é um interface de sinalização, interligando os sinais de ABA e GA, e agindo, portanto, como o sensor molecular responsável pela função de antagonista desta hormona. Esta hipótese é baseada em várias linhas de evidência, incluindo dados de Y2H recentes do nosso grupo, revelando interação de SnRK1 com MARD1, um membro da família DUF581 implicado na sinalização de ABA, e com todas as proteínas DELLA, inibidores centrais da sinalização de GA. O objetivo deste projeto é caracterizar os mecanismos moleculares destas interações e estudar as suas consequências funcionais sobre a regulação das três vias envolvidas (sinalização de energia, ABA, e GA) e globalmente no crescimento e tolerância ao stress das plantas. Para tal, vamos, primeiro, confirmar as interações in vivo de SnRK1 com as proteínas MARD1 e DELLA por várias técnicas, investigar se estas proteínas são substratos de SnRK1 e identificar os locais alvo de fosforilação por espectrometria de massa. A utilização de mutantes mimetizando ou impedindo a fosforilação desses locais, a medição do tempo de semivida das proteínas, e ensaios de complementação de mutantes permitirá obter indicações sobre o papel potencial destes eventos de fosforilação. Um dos nossos postulados centrais é que as proteínas DELLA são estabilizados por fosforilação por SnRK1 e pretendemos testar essa hipótese com as abordagens descritas.
Em paralelo, vamos realizar por NMR uma profunda análise molecular da superfície de interação entre SnRK1 e MARD1 ou as proteínas DELLA. Estes ensaios devem fornecer uma visão mais global das interações, permitindo a comparação das interações de SnRK1 com estas proteínas com a que ocorre com outros interatores conhecidos (como os PP2Cs ou outras proteínas DUF581). Este conhecimento também permitirá a manipulação de resíduos chave específicos em ambas as proteínas e, assim, um conhecimento mais preciso da relevância destas interações in vivo, por complementação dos correspondentes mutantes. Para isso, utilizando as linhas existentes de mutantes knockout desses componentes irá efetuar-se a análise epistatica cruzando estas linhas e analisando os fenótipos resultantes na presença das hormonas correspondentes ou em condições de stress. Por fim, pretendemos analisar o possível papel de SnRK1 como uma ponte entre a sinalização de ABA e GA através da realização de ensaios fenotípicos dos vários fundos mutantes na presença de diferentes combinações destas hormonas.
Globalmente, o nosso projeto visa combinar estudos bioquímicos, de biologia celular e genética para desvendar a ligação molecular existente entre o sensor de energia SnRK1 e ABA e GA, as duas hormonas que controlam o crescimento em plantas de forma antagónica. O conhecimento destes mecanismos, até agora desconhecidos, é de importância crucial para compreender melhor e, finalmente, controlar, o desenvolvimento da planta e a sua resposta ao stress.

Investigador Responsável: Doutora Daniela Vaz

Programa de Financiamento: PT2020 – SAICT –PTDC/ICDT

Instituição Financiadora: FCT - Fundação para a Ciência e a Tecnologia

Data de início: 01-07-2016

Data de conclusão: 30-06-2018

Instituições participantes no Projeto: Instituto Politécnico de Leiria, UC

Custo total elegível (EUR): 27.240,00€

Apoio financeiro da UE: 23.154,00€

Apoio financeiro público nacional: 4.086,00 €

Técnico do Projeto: Ana Luísa Ferreira

Contacto: 239247015