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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/83693| Tipo: | TCC |
| Título : | Tiorredoxinas regulam os fluxos metabólicos através do ciclo do ácido tricarboxílico e vias associadas de forma independente da luz |
| Título en inglés: | Thioredoxins regulate the metabolic fluxes throughout the tricarboxylic acid cycle and associated pathways in a light-independent manner |
| Autor : | Costa, Nicole Pinheiro Porto da |
| Tutor: | Daloso, Danilo de Menezes |
| Co-asesor: | Bret, Raissa Souza Caminha |
| Palabras clave en portugués brasileño: | Ciclo TCA;Marcação isotópica;Tiorredoxinas;Arabidopsis thaliana |
| Palabras clave en inglés: | TCA cycle;Isotopic labeling;Thioredoxin;Arabidopsis thaliana |
| Áreas de Conocimiento - CNPq: | CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS |
| Fecha de publicación : | 2022 |
| Citación : | COSTA, Nicole Pinheiro Porto da. Tiorredoxinas regulam os fluxos metabólicos através do ciclo do ácido tricarboxílico e vias associadas de forma independente da luz. 2025. 34 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Biotecnologia) – Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2022. |
| Resumen en portugués brasileño: | O ciclo do ácido tricarboxílico (TCA) é uma importante rota metabólica que fornece substratos para a respiração mitocondrial e a síntese de diversos aminoácidos. Em plantas, o fluxo metabólico ao longo do ciclo TCA é inibido na luz por mecanismos transcricionais e pós traducionais. Por exemplo, os genes associados ao ciclo TCA têm sua expressão diminuída em condição luminosa. Ademais, sabe-se que o sistema tiorredoxina (TRX) mitocondrial é um regulador negativo da atividade de enzimas do ciclo TCA em folhas iluminadas. No entanto, não se sabe como esse sistema contribui para a regulação do metabolismo mitocondrial na ausência de luz. Esse conhecimento é de fundamental importância, uma vez que o ciclo TCA é um importante hub para a regulação do trade-off entre crescimento e tolerância a diferentes tipos de estresse. Dentro desta perspectiva, este estudo objetivou analisar a influência do sistema TRX mitocondrial no controle dos fluxos metabólicos através do ciclo TCA e rotas associadas em condições de luz e escuro. Para isso, realizamos um experimento de marcação isotópica com 13C-HCO3 em folhas destacadas de Arabidopsis thaliana L. selvagem (WT) e em plantas nocautes para os genes TRX o1 (trxo1.1), TRX h2 (trxh2.2), ou ambos NADPH dependente TRX redutase A e B (ntra ntrb). As folhas foram alimentadas com 13C-HCO3 e congeladas após 0, 30 e 60 min sob condições de luz ou escuro. Os dados gerados por cromatografia gasosa associada a espectrômetro de massas foram utilizados para analisar o perfil metabólico e a distribuição do 13C derivado do 13C-HCO3. Além disso, a incorporação de 13C relativa e posicional em glicose e malato foi mensurada usando uma abordagem recentemente estabelecida em nosso grupo. Nenhum enriquecimento de 13C foi observado em metabólitos do ciclo TCA em folhas WT iluminadas. No entanto, o conteúdo de succinato aumentou, enquanto alanina diminuiu na luz, sugerindo uma fonte alternativa de carbono para a síntese de succinato em WT na luz. No escuro, houve um aumento significativo do conteúdo de malato, citrato e succinato em WT, evidenciando uma maior atividade do ciclo TCA nesta condição, quando comparado com a luz. Em contraste ao WT, todos os mutantes mostraram mudanças substanciais tanto no conteúdo metabólico quanto no enriquecimento de 13C, independente da condição imposta (luz ou escuro). Análises multivariadas evidenciam que o duplo mutante ntra ntrb apresentou mudanças metabólicas mais drásticas, enquanto os mutantes trxo1 e trxh2 apresentaram perfil metabólico intermediário, em comparação ao WT na luz e escuro. Interessantemente, observamos enriquecimento de 13C em glutamina de trxo1.1 na luz e no glutamato de trxh2 e ntra ntrb no escuro. Ademais, houve aumento no enriquecimento de 13C no carbono 4 do malato em trxh2.2 na luz, como resultado da atividade da enzima fosfoenolpiruvato carboxilase (PEPc). Esses resultados sugerem que TRX o1 restringe o fluxo de carbono para a síntese de glutamina, enquanto TRX h2 restringe a atividade de PEPc, ambos na luz. Tomados em conjunto, nossos resultados fornecem evidências de que o sistema TRX é um importante regulador das vias metabólicas associadas ao ciclo TCA tanto no escuro como na luz. |
| Abstract: | The tricarboxylic acid (TCA) cycle is an important metabolic hub that provides substrates for mitochondrial respiration and the synthesis of several amino acids. In plants, the metabolic fluxes throughout the TCA cycle are inhibited in the light by transcriptional and posttranslational mechanisms. For example, genes associated with the TCA cycle have their expression reduced in light conditions. Furthermore, it has been shown that the mitochondrial thioredoxin (TRX) system is a negative regulator of the activity of TCA cycle enzymes in illuminated leaves. However, it is unknown how this system contributes to the regulation of mitochondrial metabolism in the absence of light. This knowledge is of fundamental importance since the TCA cycle is an important hub for regulating the trade-off between growth and stress tolerance. Here, we aimed to analyze the influence of the mitochondrial TRX system on the control of metabolic fluxes throughout the TCA cycle and associated pathways under light and dark conditions. For this, we performed an isotopiclabeling experiment with 13C-HCO3 in detached leaves of Arabidopsis thaliana L. (WT) and in knockout plants for the genes TRX o1 (trxo1.1), TRX h2 (trxh2.2), or both NADPH-dependent TRX reductase A and B (ntra ntrb). The leaves were subjected to 13C-HCO3 feeding and frozen after 0, 30 and 60 min under light or dark conditions. The data generated by gas chromatography coupled to mass spectrometer was used to analyze the metabolite profiling and the distribution of 13C throughout the metabolism derived from 13C-HCO3. In addition, relative and positional 13C incorporation into glucose and malate was measured using an approach recently established in our group. No 13C enrichment was observed in TCA cycle metabolites in illuminated WT leaves. However, succinate content increased while alanine decreased in the light, suggesting an alternative carbon source for succinate synthesis in WT. In the dark, there was a significant increase in the content of malate, citrate and succinate in WT, evidencing a greater activity of the TCA cycle under this condition, when compared to light. In contrast to WT, all mutants showed substantial changes in both metabolite content and 13C enrichment, regardless of the imposed condition (light or dark). Multivariate analyzes showed that the double mutant ntra ntrb showed more drastic metabolic changes, while the trxo1 and trxh2 mutants showed an intermediate metabolite profile, compared to WT under both light and dark conditions. Interestingly, we observed 13C enrichment glutamine in trxo1.1 in the light and in glutamate in trxh2 and ntrb ntrb in the dark. Furthermore, there was an increase in the 13C-enrichment at the carbon 4 of malate in trxh2.2 in the light, as result of the activity of the enzyme phosphoenolpyruvate carboxylase (PEPc). These results suggest that TRX o1 restricts carbon flux for glutamine synthesis, while TRX h2 restricts PEPc activity, both in the light. Taken together, our results provide evidence that the TRX system is an important regulator of metabolic pathways associated with the TCA cycle in both dark and light conditions. |
| URI : | http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/83693 |
| Lattes del autor: | http://lattes.cnpq.br/6531571255949545 |
| ORCID del tutor: | https://orcid.org/0000-0003-1842-420X |
| Lattes del tutor: | http://lattes.cnpq.br/0306680503261422 |
| ORCID del co-asesor: | https://orcid.org/0000-0002-8541-7459 |
| Lattes del co-asesor: | http://lattes.cnpq.br/9442753391363456 |
| Derechos de acceso: | Acesso Aberto |
| Aparece en las colecciones: | BIOTECNOLOGIA - Monografias |
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