Inibição da via respiratória principal induz genes necessários para a degradação

Diante de condições nutricionais normais, a glicose é o principal substrato oxidável para a maioria dos organismos (Marzzoco, 1999). Em condições aeróbicas, a glicose é convertida à piruvato que, por sua vez, será convertido à Acetil-Coa na mitocôndria. Esta etapa de conversão liga à glicólise ao ciclo de Krebs (Marzzoco, 1999).

Nas condições relatadas para M. perniciosa, no entanto, nota-se a discordante situação de indução do metabolismo aeróbico, mas aparente desfavorecimento da glicólise. Em paralelo, de maneira muito interessante, o transcriptoma do fungo indica que o processo de oxidação de ácidos graxos (catabolismo de lipídios) se encontra induzido. É observada a indução das seguintes enzimas envolvidas no catabolismo de lipídios: Enoil-CoA hidratase (MP01102), Acil-CoA desidrogenase (MP03956) e Tiolase (MP14406). A figura 13 detalha as

reações catalisadas por essas enzimas, a tabela 4 fornecer os valores de expressão de cada uma delas.

Figura 13 – O tratamento com azoxistrobina induz o catabolismo de lipídios - As setas verdes representam os

genes induzidos em resposta ao tratamento. A enzima Acil-CoA desidrogenase catalisa a primeira etapa do ciclo mitocondrial da catálise de ácidos graxos enquanto que a enzima Acil-CoA oxidade o faz no peroxissomo. Os números em cada reação fazem referência à Tabela 4, na qual são listados os genes induzidos de M. perniciosa que codificam as enzimas que catalisam as reações em destaque. Os resultados indicam que M. perniciosa deve realizar a catálise de lipídios em resposta ao fungicida, o que resulta na liberação de acetil-CoA que alimenta o ciclo de Krebs. Além disso, esta via atua na redução de co-fatores que podem ser utilizados na cadeia respiratória mitocondrial.

Tabela 4 - Genes diferencialmente induzidos da via de beta-oxidação de lipídios - Lista das enzimas da via de

catabolismo de lipídios, que compõem a categoria GO:0016042, a qual mostrou-se enriquecida na análise das amostras do fungo tratado com Azoxistrobina. Os números nos círculos fazem referência às reações mostradas na figura 13. Os pontos do tempo nos quais os genes encontram-se diferencialmente expressos (FDR≤0,01) e os respectivos valores de fold change encontram-se destacados em verde.

A beta-oxidação de ácidos graxos, ou catabolismo de lipídios, tem como principal produto o acetil-Coa que será oxidado no ciclo de Krebs. Além disso, essa via gera os cofatores reduzidos NADH e FADH2, que serão oxidados na cadeia respiratória mitocondrial

(Lehninger, 2008). A matriz mitocondrial é o principal local da oxidação de ácidos graxos. No entanto, outros compartimentos subcelulares contem enzimas que atuam na oxidação de lipídio à acetil-CoA, como por exemplo, o peroxissomo. Identificou-se indução de uma Acil- CoA oxidase (MP10511), enzima que catalisa a primeira etapa da oxidação de ácidos graxos no peroxissomo. Uma diferença entre o processo que ocorre no peroxissomo e na mitocôndria é justamente essa primeira reação. No peroxissomo, a enzima Acil-CoA oxidase doa elétrons diretamente ao oxigênio molecular, produzindo H2O2 (Lehninger, 2008). O

peróxido de hidrogênio, que é potencialmente danoso, é prontamente decomposto em água e oxigênio por peroxidases. Foram identificadas diversas peroxidases induzidas, potencialmente envolvidas nessa etapa (MP01729, MP05583, MP10353, MP13056 e MP13063).

No contexto apresentado de M. perniciosa, a ativação dessas vias de catabolismo de lipídio pode explicar porque o metabolismo aeróbico encontra-se induzido mesmo diante do suposto desfavorecimento da glicólise. Aparentemente, o fungo é capaz de remobilizar suas reservas alternativas em resposta à inibição da cadeia principal.

O acetil-CoA gerado no processo catabólico de lipídios pode, alternativamente, ser convertido a oxalacetato. Assim, as reservas lipídicas podem ser também direcionadas para a gliconeogênese (Lehninger, 2008). Essa conversão ocorre no ciclo do glioxilato, que é presente em alguns organismos apenas (plantas, fungos e bactérias) (Lehninger, 2008). Além disso, o ciclo do glioxilato gera também succinato outros intermediários do Cilco de Krebs a partir de Acetil-CoA. (Lehninger, 2008). As enzimas isocitrato liase e malato sintase, que catalisam reações centrais do ciclo do glioxilato, são necessárias para que seja realizada a conversão de acetil-CoA a oxalacetato, que então pode ser utilizado como substrato das reações da gliconeogênese (Hynes et al., 2007). Notavelmente, genes codificantes destas enzimas em M. perniciosa, MP00828 e MP15685, respectivamente, encontram-se induzidas em todos os pontos de tempo avaliados no experimento (Figura 14 e Tabela 5).

Figura 14 – O tratamento com a droga induz genes que codificam enzimas do ciclo do glioxilato – As reações

vermelho são comuns ao ciclo do glioxilato e ao ciclo de Krebs. As setas verdes representam os genes induzidos em resposta ao tratamento, os números em cada reação fazem referência à Tabela 5, na qual são listados os genes de M. perniciosa que codificam as enzimas que catalisam as reações induzidas em destaque. A indução dos genes codificantes das enzimas isocitrato liase e malato sintase em M. perniciosa indica possível papel desta via em resposta ao fungicida.

Tabela 5 - Genes do ciclo do Glioxilato diferencialmente induzidos - Lista das enzimas da via do glioxilato que

compõem a categoria GO:0006097, a qual mostrou-se enriquecida na análise das amostras do fungo tratado com Azoxistrobina. Os números nos círculos fazem referência às reações mostradas na figura 14. Os pontos do tempo nos quais os genes encontram-se diferencialmente expressos (FDR≤0.01) encontram-se destacados em verde.

A reprogramação transcricional associada à indução da via de catabolismo de ácidos graxos e do ciclo do glioxilato ativa uma resposta metabólica característica de um cenário de deficiência energética. Os resultados indicam que o metabolismo primário do fungo sofre uma intensa reprogramação, provavelmente em resposta ao contexto de depleção de ATP.

2.5. Repressão do ciclo celular e do crescimento de M. perniciosa associada ao