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As plantas orientam seus órgãos em resposta ao vetor de gravidade, com raízes crescendo em direção à gravidade e brotos crescendo na direção oposta. O movimento dos estatólitos respondendo à inclinação em relação ao vetor de gravidade é empregado para detecção de gravidade em plantas e animais. No entanto, nas plantas, o estatólito assume a forma de uma organela de alta densidade, conhecida como amiloplasto, que se acomoda em direção à gravidade dentro da célula sensível à gravidade. Apesar da importância desse mecanismo de detecção de gravidade, o processo exato por trás dele iludiu os cientistas por mais de um século. Um estudo inovador liderado pelo professor Miyo Terao Morita no Instituto Nacional de Biologia Básica (NIBB) no Japão revelou que a translocação de proteínas sinalizadoras de amiloplastos para a membrana plasmática é a chave para decifrar esse mecanismo enigmático. A pesquisa, intitulada “A polaridade celular ligada à detecção de gravidade é gerada pela translocação LZY dos estatólitos para a membrana plasmática”, está agora disponível online em Ciência diante da impressão.
Durante anos, os pesquisadores especularam sobre o mecanismo de detecção da gravidade, com hipóteses como o modelo de detecção de força e a hipótese de detecção de posição. No entanto, a evidência definitiva para cada um permaneceu indefinida, até agora. Em seu trabalho anterior, a equipe descobriu que as proteínas Arabidopsis LAZY1-LIKE (LZY) desempenham um papel crucial na transdução do sinal de gravidade, com localização polar na membrana plasmática do lado da gravidade. No entanto, o mecanismo exato que estabelece essa localização notável permaneceu desconhecido.
Por meio de técnicas sofisticadas de imagem de células vivas, incluindo microscopia de estágio vertical e pinças ópticas, a equipe de pesquisa fez um avanço significativo. Eles descobriram que os LZYs não apenas se localizam na membrana plasmática perto dos amiloplastos, mas também nos próprios amiloplastos. “A localização dos LZYs na membrana plasmática nos surpreendeu, pois é gerada pela proximidade dos amiloplastos com a membrana”, explicou Takeshi Nishimura, professor assistente do NIBB e primeiro autor do estudo.
“Demonstramos que a localização tanto na membrana plasmática quanto nos amiloplastos é necessária para a sinalização da gravidade nas raízes, indicando seu papel fundamental nesse processo”, acrescentou Hiromasa Shikata, professor assistente do NIBB e co-primeiro autor.
O professor Miyo Terao Morita enfatizou ainda: “Os LZYs atuam como moléculas sinalizadoras, transmitindo informações posicionais dos amiloplastos para a membrana plasmática, onde ocorre a regulação do transporte de auxinas”. Essa revelação fornece suporte convincente para a “hipótese do sensor de posição”, explicando a detecção da gravidade nas plantas por meio da proximidade ou do contato entre os estatólitos e a membrana plasmática.
LAZY1 foi originalmente identificado como o gene responsável pelo mutante do gravitropismo do arroz. Suas contrapartes são conservadas em várias plantas terrestres, identificando seu significado fundamental. O distinto fenótipo “preguiçoso”, marcado pelo espalhamento lateral de ramos e raízes, manifestou-se em mutantes desses genes em várias espécies de plantas, incluindo culturas. Novos estudos sobre o LZY podem impactar a tecnologia de controle da arquitetura e produção da planta.
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