Íons de cálcio (Ca²⁺) são importantes moléculas de sinal para transmitir informações ao redor e entre as células. Nas plantas, os sinais de cálcio estão envolvidos em muitos processos, incluindo crescimento celular, respostas ao estresse ambiental (por exemplo, alto teor de sal no solo) e defesa contra micróbios causadores de doenças. Na semana passada, muitos dos pesquisadores que estudam sinais de cálcio em plantas se reuniram no Reunião Plant Calcium Signaling 2014 em Munster, Alemanha.

Gostei muito da reunião. Foi ótimo ouvir sobre a pesquisa atual sendo realizada por outras pessoas e ver o quanto a área de pesquisa avançou desde a reunião anterior, realizada em 2010. Muitas pesquisas interessantes foram apresentadas na conferência, mas vou apenas para mencionar alguns dos meus favoritos.

As ondas de cálcio de longa distância nas raízes das plantas foram discutidas sob a perspectiva de um biólogo (Simon Gilroy, University of Wisconsin) e depois físico (Mateus J Evans, Centro John Innes). O grupo de pesquisa de Gilroy descobriu que tratar as raízes das plantas com sal (NaCl) ativa rapidamente o cálcio (Ca²⁺) ondas que viajam a velocidades de cerca de 400 µm/s da raiz ao caule (1). Altos níveis de sal podem ser prejudiciais às plantas e é provável que a onda de cálcio esteja envolvida na ativação de respostas de estresse de toda a planta que ajudam a planta a sobreviver nessas condições. No vídeo abaixo, a onda é visível como uma mudança de cor de amarelo (baixos níveis de íons de cálcio) para vermelho (altos níveis de íons de cálcio).

Evans então apresentou o modelo matemático que está desenvolvendo com base nos dados biológicos de Gilroy. Embora o modelo seja uma simplificação do que aconteceria em uma planta, ele corresponde muito bem aos dados biológicos atuais. Usando o modelo, é possível fazer previsões que o grupo de pesquisa de Gilroy pode agora testar em plantas.

Os sinais de cálcio são detectados por proteínas ligadoras de cálcio, que então ativam/inativam respostas subsequentes nas células. Existem inúmeras proteínas ligadoras de cálcio em plantas, agrupadas em diversos tipos. O motivo pelo qual as plantas precisam de tantas proteínas ligadoras de cálcio ainda é um mistério. Na reunião, Jürg Kudla (WWU Münster, Alemanha) apresentou dados que podem ajudar a responder a esta pergunta. Ele descobriu que duas proteínas de ligação ao cálcio de diferentes famílias agem sinergicamente para ativar uma resposta celular a jusante. Embora ambas as proteínas pudessem ativar a resposta por conta própria, um nível muito maior de ativação foi alcançado quando ambas estavam presentes.

Os pesquisadores têm acesso a várias ferramentas para visualizar os sinais de cálcio nas células. Melanie Krebs (Universidade de Heidelberg) discutiu seu trabalho adaptando os sensores de cálcio GECO, que foram desenvolvidos pela primeira vez para uso em células animais (2), para expressão em vários locais dentro das células vegetais. Os GECOs são mais sensíveis do que outros repórteres de cálcio, como Cameleon YC3.6. Krebs demonstrou que eles poderiam ser usados ​​para visualizar algumas mudanças de cálcio em células individuais que só foram observadas anteriormente em toda a planta/órgão.

Minhas duas outras palestras favoritas foram sobre o papel do cálcio no desenvolvimento das plantas. José Feijó (Universidade de Maryland) discutiram o papel do cálcio no crescimento do tubo polínico durante a fertilização. Logo depois, alex web (Universidade de Cambridge) apresentou sua pesquisa sobre o papel do cálcio no relógio circadiano, que é o relógio interno que as plantas possuem para coordenar seu crescimento e metabolismo com o ciclo dia-noite. Além das palestras, a conferência contou com sessões de pôsteres onde os pesquisadores puderam discutir seus trabalhos de forma mais informal.

A reunião foi uma oportunidade realmente útil para a comunidade de pesquisa de sinalização de cálcio vegetal se reunir e eu gostaria de agradecer ao comitê organizador por todo o trabalho árduo que eles dedicaram para administrá-la.

Referências

1) Choi et al (2014) As ondas de Ca2+ induzidas pelo estresse salino estão associadas a uma sinalização rápida e de longa distância da raiz para a parte aérea nas plantas. PNAS. PMID: 24706854
2) Zhao et al (2013) Uma paleta expandida de indicadores de Ca2+ codificados geneticamente. PubMed Central. PMID: 21903779