Amino Acid Export in Plants: A Missing Link in Nitrogen Cycling

Resumo

O transporte de aminoácidos pelo xilema e floema é um processo essencial para a distribuição adequada de nitrogênio na planta. Estudos detectaram a presença de múltiplos sistemas de exportação de aminoácidos nas membranas das células vegetais. No entanto, surpreendentemente pouco se sabe sobre a identidade molecular dos exportadores de aminoácidos, em parte devido às dificuldades técnicas dificultando a identificação de proteínas exportadoras. Nesta breve revisão, vamos resumir nosso conhecimento atual sobre
sistemas de exportação de aminoácidos em plantas. Vários estudos descreveram transportadores de aminoácidos  bidirecionais e transporte facilitados. Além disso, a expansão recente no
número de sequências transportadoras de aminoácidos disponíveis revelou relações evolutivas entre transportadores de aminoácidos de outros organismos com várias proteínas vegetais não caracterizadas, algumas das quais também podem funcionar como exportadores de aminoácidos. Além disso, foram descobertos genes que podem regular transportadores de aminoácidos. Estudos destes transportadores putativos e proteínas reguladoras podem ajudar na compreensão dos mecanismos moleculares  de aminoácidos  nas plantas.

Abstract

The export of nutrients from source organs to parts of the body where they are required (e.g. sink organs) is
a fundamental biological process. Export of amino acids, one of the most abundant nitrogen species in plant long-distance transport tissues (i.e. xylem and phloem), is an essential process for the proper distribution of nitrogen in the plant. Physiological studies have detected the presence of multiple amino acid export systems in plant cell membranes. Yet, surprisingly little is known about the molecular identity of amino acid exporters, partially due to the technical difficulties hampering the identification of exporter proteins. In this short review, we will summarize our current knowledge about amino acid export systems in plants. Several studies have described plant amino acid transporters capable of bi-directional, facilitative transport, reminiscent of activities identified by earlier physiological studies. Moreover, recent expansion in the
number of available amino acid transporter sequences have revealed evolutionary relationships between amino acid exporters from other organisms with a number of uncharacterized plant proteins, some of which might also function as amino acid exporters. In addition, genes that may regulate export of amino acids have been discovered. Studies of these putative transporter and regulator proteins may help in understanding the elusive molecular mechanisms of amino acid export in plants.