MOLECULAR BIOLOGY OF CATION TRANSPORT IN PLANTS

Resumo

Esta revisão resume o conhecimento atual sobre genes cujos produtos funcionam no transporte de vários macronutrientes catiônicos (K, Ca) e micronutrientes (Cu, Fe, Mn e Zn) em plantas. Esses genes foram identificados com base na função, por meio da complementação de mutantes de levedura, ou com base na similaridade da sequência, por meio de análise de banco de dados, PCR degenerado ou hibridização de baixa estringência. Não é de surpreender que muitos desses genes pertençam a famílias de transportadores previamente descritas, inclusive as que codificam canais de K+ do tipo Shaker, ATPases do tipo P e proteínas Nramp. A ZIP, uma nova família de transportadores de cátions identificada pela primeira vez em plantas, também parece ser onipresente; membros dessa família são encontrados em protozoários, leveduras, nematoides e seres humanos. As informações emergentes sobre onde cada transportador funciona na planta e como cada um é controlado em resposta à disponibilidade de nutrientes podem permitir a criação de culturas alimentícias com conteúdo mineral aprimorado, bem como culturas que bioacumulam ou excluem metais tóxicos.

Abstract

This review summarizes current knowledge about genes whose products function in the transport of various cationic macronutrients (K, Ca) and micronutrients (Cu, Fe, Mn, and Zn) in plants. Such genes have been identified on the basis of function, via complementation of yeast mutants, or on the basis of sequence similarity, via database analysis, degenerate PCR, or low stringency hybridization. Not surprisingly, many of these genes belong to previously described transporter families, including those encoding Shaker-type K+ channels, P-type ATPases, and Nramp proteins. ZIP, a novel cation transporter family first identified in plants, also seems to be ubiquitous; members of this family are found in protozoa, yeast, nematodes, and humans. Emerging information on where in the plant each transporter functions and how each is controlled in response to nutrient availability may allow creation of food crops with enhanced mineral content as well as crops that bioaccumulate or exclude toxic metals.