Cellular and tissue distribution of potassium: Physiological relevance, mechanisms and regulation

Resumo

O potássio (K+) é o nutriente catiônico mais importante para todos os organismos vivos. Seus níveis celulares são significativos (tipicamente em torno de 100 mM) e são altamente regulados. Em plantas, o K+ afeta múltiplos aspectos, como crescimento, tolerância ao estresse biótico e abiótico e movimento dos órgãos das plantas. Esses processos ocorrem no nível celular, de órgãos e de toda a planta e, não surpreendentemente, as plantas evoluíram mecanismos sofisticados para a absorção, efluxo e distribuição de K+ tanto dentro das células quanto entre os órgãos.

Grandes progressos foram feitos nas últimas décadas em relação aos mecanismos moleculares de absorção e efluxo de K+, particularmente ao nível celular. Para o transporte de longa distância de K+, nosso conhecimento é menos completo, mas os princípios por trás dos processos gerais são amplamente compreendidos.

Neste capítulo, discutiremos como o transporte de longa distância entre diferentes órgãos e o transporte intracelular entre organelas funcionam em geral e, em particular, para o K+. Sempre que possível, forneceremos exemplos de genes e proteínas específicos que são responsáveis por esses fenômenos.

Abstract

Potassium (K⁺) is the most important cationic nutrient for all living organisms. Its cellular levels are significant (typically around 100 mM) and are highly regulated. In plants K⁺ affects multiple aspects such as growth, tolerance to biotic and abiotic stress and movement of plant organs. These processes occur at the cell, organ and whole plant level and not surprisingly, plants have evolved sophisticated mechanisms for the uptake, efflux and distribution of K⁺ both within cells and between organs.

Great progress has been made in the last decades regarding the molecular mechanisms of K⁺ uptake and efflux, particularly at the cellular level. For long distance K⁺ transport our knowledge is less complete but the principles behind the overall processes are largely understood.

In this chapter we will discuss how both long distance transport between different organs and intracellular transport between organelles works in general and in particular for K⁺. Where possible, we will provide examples of specific genes and proteins that are responsible for these phenomena.