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Type: Dissertação
Title: Systematic review of the chloroplastic redox network and new insights into the function of Trx h2 in Arabidopsis thaliana L.
Title in English: Systematic review of the chloroplastic redox network and new insights into the function of Trx h2 in Arabidopsis thaliana L.
Authors: Souza, Paulo Vinicius Leite de
Advisor: Daloso, Danilo de Menezes
Keywords: Thioredoxin;Redox metabolism;Redox network;Trx h2
Issue Date: 2018
Citation: SOUZA, Paulo Vinícius Leite de. Systematic review of the chloroplastic redox network and new insights into the function of Trx h2 in Arabidopsis thaliana L.. 2018. 128 f. Dissertação (Mestrado em Bioquímica) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2018.
Abstract in Brazilian Portuguese: Como organismos sésseis, as plantas sofrem grande influência da condição ambiental. Para manter a homeostase, as plantas precisam de um metabolismo preciso e refinado que deve ser rápido e preciso ao responder as mudanças ambientais. Nesse contexto, o metabolismo redox é essencial para manter a homeostase em resposta a mudanças ambientais por meio da reprogramação da expressão genética e modificações pós-tradução, como a regulação redox mediada pelas tiorredoxinas (Trx). Proteínas que contêm pelo menos dois resíduos conservados de cisteína (Cys) são candidatos a sofrer regulação redox, dado que dois resíduos Cys oxidados formam uma ponte dissulfeto que é clivada pela atividade de Trxs. Trxs são, portanto, importantes enzimas para o controle redox do metabolismo, em que a redução da ponte dissulfeto (in) ativa as proteínas alvos. Trxs tem sido localizadas principalmente em cloroplastos, citosol e mitocôndrias, com predominância de maior número de isoformas no cloroplastos. A descoberta de proteinas alvos de regulação via Trx vem sendo investigada há muito tempo. Neste sentido, as Trxs do cloroplasto são as mais estudadas, as quais são responsaveís regulação de proteínas do ciclo de Calvin-Benson, metabolismo de amido, biossíntese de clorofila e síntese de ATP. No entanto, nossa compreensão sobre a o papel das Trxs redox destas proteinas em outros compartimentos celulares ainda não está claro. Isso se deve especialmente ao fato de que os Trxs cloroplásticos são frequentemente estudados isoladamente, o que dificulta nossa compreensão sobre como o sistema redox trabalha em perfeita harmonia para o mantimento da homeostase celelular. Em contraste com a rede Trx cloroplástica, o papel das Trxs mitocondriais e a função das isoformas Trxh, que estão além do cloroplasto, permanecem incertas, especialmente no caso da isoforma Trx h2. Esta isoforma está localizada tanto no citosol como nas mitocôndrias. Recentemente, o Trx h2 foi proposto para regular as enzimas succinato desidrogenase e fumarase do ciclo TCA, além da oxidase alternativa da cadeia transporte de elétrons. No entanto, nenhum estudo confirmou se isso também ocorre in vivo, o que é especialmmarcado pela à falta de caracterização do mutante trxh2. Assim, caracterizamos linhagens de mutantes trxh2 com o objetivo de fornecer informações sobre o papel desta isoforma no crescimento das plantas e no metabolismo foliar. Esta dissertação é dividida em dois capítulos. No primeiro, fornecemos uma revisão precisa e refinada do metabolismo redox, do cloroplasto evidenciando seus principais personagens e a importância do metabolismo redox na homeostase celular. Em seguida, descrevemos os resultados da caracterização experimental das linhagens trxh2 mutantes
Abstract: As sessile organisms, plants suffer great influence of environmental condition. To maintain homeostasis, plants needs a precise and refine metabolism that must be fast and precise in responding to constraining environmental changes. In this context, the redox metabolism is pivotal to maintain the homeostasis in response to environmental changes through genetic expression reprogramming and post-translation modifications such as redox regulation mediated by thioredoxins (Trx). Proteins that contain at least two conserved cysteine (Cys) residues are candidates to suffer redox regulation, given that two oxidized Cys residues form a disulfide bridge which is cleaved by the activity of Trxs. Trxs are thus important enzymes for the redox control of metabolism, in which the reduction of disulfide bridge (de)activate target proteins. Trxs has been described to be located mainly at chloroplast, cytosol and mitochondria, with predominance of higher number of isoforms in chloroplasts. The discovery of new Trx targets has long been investigated. In this vein, the chloroplastic Trx network is the most studied organelle so far, in which the Trx-mediated regulation of proteins from Calvin-Benson cycle, starch metabolism, chlorophyll biosynthesis and ATP synthesis is already well-established. However, our comprehension on Trx network is coordinated with other components from chloroplastic redox metabolism remains unclear. This is especially due the fact that chloroplastic Trxs are often studied and reviewed isolated, which hampers our understanding regarding how the entire chloroplastic redox network act in synchrony to maintain homeostasis of chloroplast metabolism. By contrast of the chloroplastic Trx network, the role of mitochondrial Trxs and the function of Trx h isoforms, which are beyond the chloroplast, remain unclear, especially in the case of the Trx h2 isoform. This isoform is located at both cytosol and mitochondria. Trx h2 was recently proposed to regulates the TCA cycle succinate dehydrogenase and fumarase enzymes plus alternative oxidase of the electron transport rate. However, no studies have confirmed whether this also occur in vivo, which is especially due the lack of trxh2 mutant characterization. Here, we thus characterized trxh2 mutant lines aiming to provide information regarding the role of this isoform for plant growth and leaf metabolism. This thesis is divided in two chapters. In the first, we provided a precise and refine review of chloroplastic redox metabolism, evidencing its main characters and the importance of redox metabolism on cellular homeostasis. After that, we described the results from experimental characterization of trxh2 mutant lines.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/49332
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