Amino acids – A life between metabolism and signaling

Resumo

Os aminoácidos servem como constituintes de proteínas, precursores do anabolismo e, em alguns casos, como moléculas sinalizadoras  em mamíferos e plantas. Esta revisão é focada em novos insights nas funções da serina, ácido -aminobutírico (GABA) e fenilpropanoides derivados da fenilalanina. Serina atua como sinal no tecido cerebral e células cancerígenas de mamíferos. Nas plantas, a biossíntese  da serina também é altamente ativa em tecidos de crescimento rápido, como meristemas. O GABA funciona como neurotransmissor inibitório no cérebro. Nas plantas, o GABA também é abundante e parece estar envolvido na reprodução, adaptação a estresses abióticos e alongamento celular. Os aminoácidos  aromáticos fenilalanina, tirosina e triptofano são precursores de diversos compostos do metabolismo vegetal, que  além de seu valor farmacêutico, demonstraram cumprir funções de sinalização ou estão envolvidos na resposta ao estresse biótico e abiótico. Embora alguns fundamentos da sinalização derivada de fenilpropanóide tenham sido descritos, pouco se sabe sobre mecanismos de reconhecimento ou de transdução de sinal.

Abstract

Amino acids serve as constituents of proteins, precursors for anabolism, and, in some cases, as signaling
molecules in mammalians and plants. This review is focused on new insights, or speculations, on signaling
functions of serine, -aminobutyric acid (GABA) and phenylalanine-derived phenylpropanoids. Serine acts as signal in brain tissue and mammalian cancer cells. In plants, de novo serine biosynthesis is also highly active in fast growing tissues such as meristems, suggesting a similar role of serine as in mammalians. GABA functions as inhibitory neurotransmitter in the brain. In plants, GABA is also abundant and seems to be involved in sexual reproduction, cell elongation, patterning and cell identity. The aromatic amino acids phenylalanine, tyrosine, and tryptophan are precursors for the production of secondary plant products. Besides their pharmaceutical value, lignans, neolignans and hydroxycinnamic acid amides (HCAA) deriving from phenylpropanoid metabolism and, in the case of HCAA, also from arginine have been shown to fulfill signaling functions or are involved in the response to biotic and abiotic stress. Although some basics on phenylpropanoid-derived signaling have been described, little is known on recognition- or signal transduction mechanisms. In general, mutant- and transgenic approaches will be helpful to elucidate the mechanistic basis of metabolite signaling