Expansão celular

Após a divisão celular as células passam por um processo de expansão caracterizado pela coordenação do crescimento passivo mediado pelo turgor celular, com o afrouxamento da parede celular pré-existente e a deposição de novos polímeros na parede celular (CARPITA; GIBEAUT, 1993). O processo de expansão celular envolve diversas proteínas relacionadas ao aumento da extensibilidade da parede celular (HERNÁNDEZ-NIDAL et al., 2006).

O papel das aquaporinas na expansão tem sido sugerido com base na sua forte expressão em tecidos em crescimento (LUDEVID et al., 1992; BALK; de BOER 1999). Em zonas de diferenciação, a função das aquaporinas chamadas PIP (Plasma

membrane Intrisic Proteins) parece ser o fornecimento de água requerido para

envolvendo a análise de expressão gênica na formação da madeira (YANG et al., 2003, RANIK et al., 2006) relatem a identificação de transcritos superexpressos para canais transportadores de água. Na biblioteca foram identificadas: uma tag representando uma

Aquaporin PIP1, três tags representando uma Aquaporin PIP2, uma tag representando

uma Aquaporin PIP3 e ainda uma tag representando uma Aquaporin TIP1 (Tonoplast

Intrisic Protein). Recentemente, Carvalho (2007) encontrou uma alta expressão para

aquaporinas PIP principalmente para PIP2 e PIP3 na região cambial de árvores juvenis de eucalipto. Dessa forma, certamente o grande número de transcritos encontrados para estas proteínas na biblioteca, esteja relacionado à promoção da expansão celular mediada pela pressão de turgor.

Nas dicotiledôneas, a parede celular primária consiste basicamente de uma rede de microfibrilas de celulose ligadas a glucanos de ligação cruzada (hemiceluloses) embebidas em uma matriz de pectinas (CARPITA; GIBEAUT, 1993). A diferenciação das células do xilema nessas plantas envolve a expansão da parede celular primária antes do início da deposição da parede celular secundária. No entanto, a expansão celular só é possível com a modificação da estrutura da parede celular que é catalisada por diversas enzimas como as Xyloglucan endotransglycosylases (XETs), Expansins,

Pectinesterases ou Pectin methylesterases (PMEs), Pectate lyase e

Endopolygalacturonases (Revisado em MELLEROWICZ et al., 2001).

As XETs são responsáveis pela remodelagem da parede celular durante a síntese da parede primária “cortanto” e “reagrupando” as cadeias de xiloglucanos (tipo de hemicelulose mais abundante na parede primária das dicotiledôneas). Embora a atividade das XETs na expansão celular esteja associada ao crescimento primário promovendo um afrouxamento da parede primária através da clivagem e transferência de cadeias de xiloglucanos, recentemente a atividade de XETs tem sido também correlacionada com o crescimento secundário em Populus e Eucalyptus (BOURQUIN et al., 2002, PAUX et al., 2004). Durante o crescimento secundário, estas enzimas podem estar participando da reestruturação da parede primária enquanto a parede secundária é depositada através da conexão entre as cadeias de xiloglucanos pré-existentes com as novas cadeias que estão sendo depositadas (BOURQUIN et al., 2002). Todavia, apesar de sua reconhecida importância, apenas 1 tag com baixa expressão (2 cópias)

similar à uma XET de Populus foi encontrada na biblioteca. O mesmo foi demonstrado por Carvalho et al. (2007) que também encontrou apenas uma tag para essa enzima, porém com uma maior expressão em biblioteca SAGE da região cambial de árvores juvenis de eucalipto.

As expansins (expansinas) são proteínas que se localizam na parede celular e tem a habilidade de dar plasticidade a rede de celulose-hemicelulose das paredes primárias (GRAY-MITSUMUNE et al, 2004). As plantas possuem duas famílias multigênicas dessa proteína, conhecidas como α-expansinas e β-expansinas, que apresentam uma conservação de sequência relativamente baixa (COSGROVE, 2000). Alguns pesquisadores têm sugerido que as expansinas podem ter diferentes papéis durante o desenvolvimento de um órgão, apresentando expressão diferencial dependendo do tecido ou estímulo imposto (HERNÁNDEZ-NIDAL et al., 2006). Na biblioteca estudada foi encontrada uma única tag (7 cópias) com similaridade a β- expansina de Arabidopsis e Oryza. Diferentemente, Carvalho et al (2007) encontrou apenas uma α-expansina na região cambial de árvores juvenis de eucalipto, sugerindo, portanto que na fase inicial do crescimento em eucalipto as β-expansinas possam ter maior importância.

Além da rede de celulose-hemicelulose, a matriz de pectina é também importante na regulação do afrouxamento da parede celular, ocorrendo mudanças nos polissacarídeos pécticos durante o crescimento (HERNÁNDEZ-NIDAL et al., 2006). As pectinas são secretadas em uma forma altamente metil-esterificadas. Tal esterificação mascara as cargas dos grupos carboxila e impede ligações de cálcio entre as pectinas. Uma vez na parede, os grupos ésteres são removidos pelas PMEs, revelando as cargas dos grupos carboxila e aumentando a capacidade da pectina em formar um gel rígido (TAIZ; ZEIGER, 2004). Para PMEs foram encontradas três tags, sendo: duas similares a PME1 de Arabidopsis com 6 e 2 cópias e uma tag similar a PME1 de eucalipto também com 2 cópias (Figura 19). Através do alinhamento entre os três ESTs foi possível verificar que correspondem a genes diferentes.

As Polygalacturonases (poligalacturonases), enzimas que despolimerizam pectinas desmetiladas pela ação das PMEs, foram representadas por uma única tag similar a PG1 de Eucalyptus globulus também com baixa expressão (2 cópias) (Figura

19). Foram também encontradas duas tags para a enzima Pectate lyase - PL (pectato liase), sendo uma tag (8 cópias) similar ao gene PL2 de Prunus e uma tag (3 cópias) similar ao gene PL1 de Eucalyptus globulus (Figura 19). Através do alinhamento entre os ESTs das duas PLs também foi possível verificar que correspondem a genes diferentes.

É possível observar que entre as enzimas relacionadas à modificação da parede celular, foram encontradas diversas tags para aquelas associadas à modificação dos componentes ricos em pectina da parede, porém na maioria dos casos com baixa expressão. Em contraste, Andersson-Gunnerås et al. (2006) observaram uma elevada expressão de transcritos para pectinesterases e pectato liases em madeira de tensão de Populus durante crescimento secundário. Da mesma forma, Geisler-Lee et al. (2006) verificaram uma elevada expressão para poligalacturonases na região cambial de

Populus sob condições normais de crescimento. Recentemente, Carvalho et al. (2007)

também encontrou poucos transcritos para estas enzimas na região cambial de árvores juvenis de eucalipto. Uma possível explicação para o pequeno número de tags em alguns casos de enzimas relacionadas à expansão celular na biblioteca, poderia ser o a ausência de ESTs para estas enzimas disponíveis publicamente nos bancos de dados.