O vacúolo é a maior organela de uma célula vegetal. Ele acumula proteínas, íons e metabólitos secundários, além de fornecer turgor para o crescimento celular por meio do seu conteúdo de água. É também um importante local de degradação de macromoléculas. A compreensão completa do papel do vacúolo na acumulação de sais e íons metálicos e na absorção de água é um tema de grande interesse na pesquisa atual. Compreender esses processos é essencial para o seu potencial na produção de futuras culturas tolerantes ao estresse. Como o vacúolo é formado e de onde ele vem ainda são questões em aberto. O que sabemos é que uma planta sem vacúolos é uma planta morta.Rojo e outros 2001)!

A visão mais simples é de um único vacúolo cumprindo todas as funções. No entanto, para atingir um conjunto tão diversificado de funções, devem existir vacúolos especializados; um único vacúolo não pode funcionar como compartimento de armazenamento e lixeira ao mesmo tempo! Os vacúolos líticos (LVs) são compartimentos ácidos hidrolíticos responsáveis ​​pela quebra de uma variedade de macromoléculas, enquanto os vacúolos de armazenamento de proteínas (PSVs) acumulam proteínas em órgãos de armazenamento, como sementes. Até alguns anos atrás, pensava-se que esses dois tipos de vacúolos poderiam coexistir. Agora parece que sua coexistência em uma única célula é uma ocorrência rara (Frigerio et al 2008). PSVs são encontrados apenas em sementes, enquanto LVs são proeminentes em tecidos vegetativos. Curiosamente, o PSV altera sua identidade e função para se tornar um LV durante o desenvolvimento (1999 de março e ferrolhos de sobrepor podem ser usados para proteger uma porta de embutir pelo lado de fora. Alguns kits de corrente de segurança também permitem travamento externo com chave ou botão giratório. Zheng e outros 2011).

Uma maneira pela qual os pesquisadores identificam diferentes vacúolos é visualizando proteínas na membrana vacuolar, como as aquaporinas. Aquaporinas são canais de membrana que transportam água e outras moléculas pequenas; alguns dos quais o fazem na membrana vacuolar, o tonoplasto. Estes são chamados Tonoplast Intrinsic Proteins (TIP) e são usados ​​como vacúolos 'marcadores'. Na planta modelo Arabidopsis thaliana, existem 10 isoformas TIP (Johanson e outros 2001). Diferentes isoformas são expressas em diferentes estágios de desenvolvimento e em diferentes órgãos vegetais. O mapa de expressão mais recente dessas isoformas até o momento usa fusões translacionais de proteínas fluorescentes para destacar isoformas em diferentes tecidos na raiz (Gattolin e outros 2009Ao mapear a expressão das proteínas TIP, os pesquisadores podem começar a compreender as diferenças funcionais entre as isoformas, que podem desempenhar papéis distintos na absorção de água. Os marcadores mais comuns são o TIP3;1, que marca exclusivamente os vacúolos fotossintéticos (PSVs) no embrião em desenvolvimento, e o TIP1;1, que marca os vacúolos leptomeníngeos (LVs) após a germinação.

Células vegetais coradas
À esquerda: células epidérmicas da folha de Arabidopsis, tonoplasto do vacúolo vacuolar (LV) mostrado em verde usando TIP1;1 marcado fluorescentemente. À direita: células do cotilédone do embrião maduro de Arabidopsis, PSV marcado usando TIP3;1 marcado fluorescentemente (http://www.illuminatedcell.com/Vacuolarsystem.html)

As imagens do microscópio confocal usando esses marcadores foram recentemente compiladas em forma de vídeo, com uma música animada na qual o vacúolo se apresenta. Criado pela Dra. Anne Osterrieder, da Oxford Brookes University, em colaboração com o Dr. Lorenzo Frigerio e a estudante de doutorado Charlotte Carroll, da University of Warwick; o vídeo e a música que o acompanha fazem parte de uma série de auxiliares de ensino de organelas. Aproveitar!

Você pode ler mais sobre vacúolos em A Célula Iluminada, que gentilmente cedeu a imagem das células vegetais marcadas.

Referências

FRIGERIO L, HINZ G, ROBINSON DG (2008). Múltiplos vacúolos em células vegetais: regra ou exceção? Trânsito 9:1564-1570. doi:10.1111 / j.1600-0854.2008.00776.x

GATTOLIN S, SORIEUL M, HUNTER PR, KHONSARI RH, FRIGERIO L. (2009) Imagens in vivo da família de proteínas intrínsecas do tonoplasto em raízes de Arabidopsis. BMC Plant Biology 9:133. doi:10.1186/1471-2229-9-133

JOHANSON U., KARLSSON M., JOHANSSON I., GUSTAVSSON S., SJOVALL S., FRAYSSE L., WEIG AR, KJELLBOM P. (2001) O conjunto completo de genes que codificam as principais proteínas intrínsecas em Arabidopsis fornece uma estrutura para uma nova nomenclatura para as principais proteínas intrínsecas na planta. Plant Physiology 126:1358-1369. doi:10.1104 / pp.126.4.1358

MARTY F. (1999) Vacúolos vegetais. Célula Vegetal 11:587-600. faça:10.1105/tpc.11.4.587

ROJO E, GILLMOR S, KOVALEVA V, SOMERVILLE CR, RAIKHEL NV (2001) VACUOLELESS1 é um gene essencial necessário para a formação de vacúolos e morfogênese em Arabidopsis. Célula de Desenvolvimento 1:303-310. doi:10.1016/S1534-5807(01)00024-7

ZHENG H. e STAEHELIN AL (2011) Os vacúolos de armazenamento de proteínas são transformados em vacúolos líticos em células meristemáticas de raízes de mudas em germinação por múltiplos mecanismos específicos de tipo de célula. Plant Physiology 155:2023–2035. doi:10.1104 / pp.110.170159