Osmoprotetor - Osmoprotectant
Osmoprotetores ou solutos compatíveis são pequenas moléculas orgânicas com carga neutra e baixa toxicidade em altas concentrações que agem como osmólitos e ajudam os organismos a sobreviver ao estresse osmótico extremo . Os osmoprotetores podem ser classificados em três classes químicas: betaínas e moléculas associadas, açúcares e polióis e aminoácidos. Essas moléculas se acumulam nas células e equilibram a diferença osmótica entre os arredores da célula e o citosol . Nas plantas, seu acúmulo pode aumentar a sobrevivência durante estresses como a seca. Em casos extremos, tais como em rotíferos bdelloid , tardigrades , camarão de água salgada , e nemátodos , estas moléculas podem permitir que as células sobrevivam a ser completamente seca e deixá-los entrar num estado de animação suspensa chamado Cryptobiosis .
As concentrações de osmoprotetores intracelulares são reguladas em resposta às condições ambientais, como osmolaridade e temperatura, por meio da regulação de fatores de transcrição e transportadores específicos . Foi demonstrado que eles desempenham um papel protetor, mantendo a atividade enzimática durante os ciclos de congelamento-descongelamento e em temperaturas mais altas. Atualmente, acredita-se que eles funcionam estabilizando as estruturas das proteínas, promovendo a exclusão preferencial das camadas de água na superfície das proteínas hidratadas. Isso favorece a conformação nativa e desloca os sais inorgânicos que, de outra forma, causariam dobramento incorreto.
Função
Os solutos compatíveis têm um papel funcional na agricultura. Em condições de alto estresse, como seca ou alta salinidade, as plantas que naturalmente criam ou absorvem osmoprotetores apresentam taxas de sobrevivência aumentadas. Ao induzir a expressão ou absorção dessas moléculas em culturas nas quais elas naturalmente não estão presentes, há um aumento nas áreas em que podem ser cultivadas. Uma razão documentada para o aumento do crescimento é a regulação de espécies reativas de oxigênio tóxico (ROS). Em alta salinidade, a produção de ROS é estimulada pelos fotossistemas da planta. Os osmoprotetores podem prevenir as interações fotossistema-sal, reduzindo a produção de ROS. Por essas razões, a introdução de vias biossintéticas que resultam na criação de osmoprotetores nas lavouras é uma área de pesquisa atual, mas induzir a expressão em quantidades significativas está atualmente representando uma barreira nessa área de pesquisa.
Os osmoprotetores também são importantes para a manutenção das populações de bactérias do solo. A dessecação dos solos superiores resulta em aumento da salinidade. Nessas situações, os micróbios do solo aumentam a concentração dessas moléculas em seu citoplasma para a faixa molar, permitindo que persistam até as condições aprovarem. Em casos extremos, os osmoprotetores permitem que as células entrem na criptobiose. Nesse estado, o citosol e os osmoprotetores tornam-se um sólido de vidro que ajuda a estabilizar as proteínas e as membranas celulares dos efeitos prejudiciais da dessecação.
Além disso, os osmoprotetores fornecem um método para regular a expressão gênica em resposta à osmolaridade ambiental. A presença de solutos compatíveis, mesmo em pequenas concentrações, demonstrou afetar a expressão gênica. Seus efeitos vão desde a indução da produção de solutos mais compatíveis até a regulação de componentes envolvidos na infecção, como a fosfolipase C em Pseudomonas aeruginosa .
Veja também
Referências
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