Um estudo inovador realizado por pesquisadores da UMass Amherst identificou como as plantas gerenciam os processos celulares para responder às mudanças ambientais. Ao focar nas interações entre a pectina, as proteínas receptoras FERONIA e LLG1 e o peptídeo RALF, o estudo revela um processo molecular chave que permite às plantas se adaptarem e sobreviverem a vários estresses, fornecendo novos insights sobre os mecanismos de resiliência das plantas.
A pesquisa fornece novos insights sobre como as células das plantas coordenam suas respostas.
Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Massachusetts Amherst publicou recentemente um estudo pioneiro que responde a uma questão central da biologia: como os organismos reúnem uma ampla gama de processos celulares quando encontram uma mudança – seja interna ou no ambiente externo – para prosperar? bons momentos ou sobreviver aos maus momentos?
A pesquisa, focada em plantas e publicada em Célula, identifica as interações entre quatro compostos: pectina, proteínas receptoras FERONIA e LLG1 e o peptídeo sinal RALF. Em particular, a equipe descobriu que um processo de condensação molecular, denominado separação de fase líquido-líquido, que ocorre entre a pectina e o RALF na interface parede celular-membrana celular, governa como um estímulo desencadeia muitos processos celulares. Juntos, esses processos geram uma resposta vantajosa para a planta.
“Os biólogos muitas vezes trabalham de forma linear: observamos quando um estímulo chega e depois monitoramos uma resposta específica ao longo de uma determinada via celular que acreditamos estar por trás dessa resposta. Mas, na realidade, as células mantêm uma infinidade de vias, que são cuidadosamente mantidas e precisam ser coordenadas o tempo todo”, diz Alice Cheung, Distinta Professora de Bioquímica e Biologia Molecular na UMass Amherst e autora sênior do artigo.
Cheung e seu colaborador de longa data e co-autor sênior Hen-Ming Wu contemplaram a questão do estímulo e da resposta desde que descobriram em 2010 e 2015 que o par de receptores FERIONIA-LLG1 é um candidato ideal para desvendar o desafiador quebra-cabeça . FERONIA-LLG1 impacta quase todos os aspectos da vida vegetal – crescimento desde uma muda recém-brotada até a maturidade e reprodução da próxima geração, e sustentando todos os tipos de desafios intermediários, como doenças e extremos climáticos.
Esforços de pesquisa colaborativa
“Foram necessários muitos anos para dois colegas juniores muito dedicados, o pós-doutorado James Ming-Che Liu e a estudante de pós-graduação Jessica Fang-Ling Yeh, os co-primeiros autores do artigo, e um recém-formado Ph.D. em biologia molecular e celular. estudante, Robert Yvon”, diz Cheung. “Juntos, eles completaram um conjunto de estudos que partiram de ângulos diferentes, mas deliberadamente concebidos para fornecer uma história coesa, que de outra forma seria impossível de contar.”
A investigação começou com uma investigação sobre como o sinal (ou ligante) RALF afeta FERONIA-LLG1 na membrana celular. A equipe observou alguns resultados intrigantes: a célula não simplesmente absorveu FERONIA-LLG1 na célula, um processo conhecido como endocitose e uma resposta típica; todas as moléculas da membrana celular que a equipe testou foram afetadas. Além disso, ao contrário da interação ligante-receptor típica, o ligante RALF permaneceu fora da célula em uma matriz extracelular rica em pectina chamada parede celular.
A equipe examinou então as interações bioquímicas e biofísicas entre as quatro moléculas, como essas interações afetam o comportamento dessas moléculas no nível celular e como elas afetam os resultados fisiológicos das plantas usando dois estresses ambientais frequentemente encontrados: temperatura elevada e salinidade.
Os resultados fornecem, pela primeira vez, um mecanismo para explicar como as células vegetais coordenam muitos caminhos diferentes em resposta a um único sinal de stress para se tornarem mais resilientes e sobreviverem. O trabalho também demonstra pela primeira vez como a separação de fases na interface parede celular-membrana celular, a linha de frente onde uma célula vegetal detecta e responde a estímulos externos, pode afetar profundamente uma resposta celular coletiva. Cheung acrescenta que “o trabalho não poderia ter sido realizado sem as instalações principais do Instituto de Ciências da Vida Aplicadas e a contribuição de James Chambers, diretor do Núcleo de Microscopia de Luz e coautor do artigo”.
Referência: “A separação de fase extracelular de pectina-RALF medeia a função de sinalização global FERONIA” por Ming-Che James Liu, Fang-Ling Jessica Yeh, Robert Yvon, Kelly Simpson, Samuel Jordan, James Chambers, Hen-Ming Wu e Alice Y. Cheung, 28 de dezembro de 2023, Célula.
DOI: 10.1016/j.cell.2023.11.038
