Incêndios florestais podem varrer uma paisagem trazendo a morte em massa às plantas. Mas quando o fogo limpa tantas plantas, uma oportunidade se abre para os sobreviventes. Sementes protegidas das chamas podem esperar até sentir o cheiro de fumaça para germinar, usando uma proteína “detectora de fumaça” chamada KAI2, mas de onde veio essa habilidade? Angelica Guercio e colegas examinaram plantas que não são adaptadas para o fogo para ver o que as proteínas KAI2 fazem por eles.
As proteínas KAI2 são algo que as plantas desenvolveram no início de sua evolução. As proteínas interagem com produtos químicos chamados karrikins. Karrikins são um produto químico particularmente útil para as plantas porque são produzidos pela queima da vegetação. Se uma planta pode sentir o cheiro de karrikins, eles sabem que outras plantas têm um problema, então os karrikins podem desencadear a germinação em sementes para que novas plantas brotem.
Essa capacidade é tão valiosa que Flematti e seus colegas sugeriram que as sementes começou a ser capaz de detectar fumaça no período Cretáceo, quando as angiospermas, plantas que produzem sementes, estavam evoluindo rapidamente. Hoje em dia, os karrikins podem induzir a germinação em algumas plantas que não são adaptadas ao fogo, incluindo a planta modelo favorita dos botânicos, a Arabidopsis.
A planta que Guercio e seus colegas estudaram foi Pisum sativum, a ervilha-torta, outra planta que não costuma lidar bem com o fogo. Os pesquisadores analisaram as ervilhas porque elas pertencem às leguminosas, uma das maiores famílias de plantas com flores, incluindo várias espécies cultivadas. As leguminosas podem "fixar" o nitrogênio do ar por meio de uma simbiose com micróbios.
Eles descobriram que o gene KAI2 original foi duplicado no início da evolução das leguminosas, produzindo dois genes, KAI2A e KAI2B. Usando várias técnicas avançadas de genética, bioquímica e cristalografia de proteínas, eles descobriram que os dois receptores reagem a ligantes distintos. Um ligante é a substância química que um receptor recebe. Um ligante se liga irreversivelmente a uma molécula de proteína receptora, o receptor desencadeando respostas dentro de uma célula.
Guercio e colegas usaram microscópios para examinar células na escala ångström. Um ångström é apenas um décimo bilionésimo de metro, o tipo de escala que você usaria para medir a distância entre os átomos. Examinando as células tão de perto, eles puderam ver não apenas o ligante e o receptor, mas o processo de como os dois se combinam. Os autores escrevem: “Ao contrário da hidrolase D14 α/β, a análise de espectrometria de massa e o exame estrutural revelam um modo de percepção do ligante e hidrólise por PsKAI2B, que envolve uma etapa intermediária na qual a serina catalítica é temporariamente ligada a uma porção do ligante e então forma um aduto estável com a histidina catalítica.”
A equipe descobriu que KAI2B reagiu a uma ampla gama de ligantes, incluindo uma classe de hormônios vegetais chamados estrigolactonas. As estrigolactonas afetam uma ampla variedade de processos nas plantas, incluindo o crescimento de raízes e brotos e como as redes radiculares reagem a fungos e micróbios no solo. Compreender como essas estrigolactonas funcionam em uma planta pode ajudar a desenvolver culturas mais eficientes que requerem menos fertilizantes.
ARTIGO DE PESQUISA
Guercio, AM, Torabi, S., Cornu, D., Dalmais, M., Bendahmane, A., Le Signor, C., Pillot, J.-P., Le Bris, P., Boyer, F.-D ., Rameau, C., Gutjahr, C., de Saint Germain, A. e Shabek, N. (2022) “As análises estruturais e funcionais explicam a diversidade do receptor Pea KAI2 e revelam a catálise estereosseletiva durante a percepção do sinal,” Communications Biology. https://doi.org/10.1038/s42003-022-03085-6
