Regulation of amino acid metabolic enzymes and transporters in plants

Resumo

Os aminoácidos desempenham vários papéis críticos nas plantas, desde fornecer os “blocos” de construção das proteínas até serem metabólitos essenciais interagindo com muitas rotas do metabolismo. Eles também são moléculas importantes que transportam substâncias orgânicas nitrogênio pela planta. Devido a este papel central no metabolismo do nitrogênio, a biossíntese de aminoácidos, degradação, e o transporte são rigorosamente regulados para atender à demanda em resposta à disponibilidade de nitrogênio e carbono. É conhecida a regulação por feedback das vias de biossíntese  pelos próprios aminoácidos, já os mecanismos de regulação nos níveis transcricional, pós-transcricional e proteico ainda precisam ser identificados. Essa
revisão enfoca principalmente o estado atual de nossa compreensão da regulação das enzimas e transportadores no nível da transcrição. Resultados atuais que descrevem o efeito de fatores de transcrição e modificações de proteínas levam a uma imagem fragmentária que sugere níveis múltiplos e complexos de regulação que controlam e coordenam o transporte e atividades enzimáticas. Parece também que o metabolismo de aminoácidos, o transporte de aminoácidos e a integração do sinal de estresse podem
influenciam uns aos outros de uma forma até agora imprevisível.

Abstract

Amino acids play several critical roles in plants, from providing the building blocks of proteins to being essential metabolites interacting with many branches of metabolism. They are also important molecules that shuttle organic nitrogen through the plant. Because of this central role in nitrogen metabolism, amino acid biosynthesis, degradation, and transport are tightly regulated to meet demand in response to nitrogen and carbon availability. While much is known about the feedback regulation of the branched biosynthesis pathways by the amino acids themselves, the regulation mechanisms at the transcriptional, post-transcriptional, and protein levels remain to be identified. This review focuses mainly on the current state of our understanding of the regulation of the enzymes and transporters at the transcript level. Current results describing the effect of transcription factors and protein modifications lead to a fragmental picture that hints at multiple, complex levels of regulation that control and coordinate transport and enzyme activities. It also appears that amino acid metabolism, amino acid transport, and stress signal integration can influence each other in a so-far unpredictable fashion