Types of Membrane Transporters and the Mechanisms of Interaction between Them and Reactive Oxygen Species in Plants

Resumo

Os transportadores de membrana são proteínas que medeiam a entrada e saída de substâncias através da membrana plasmática e das membranas de organelas, sendo capazes de reconhecer e se ligar a substâncias específicas, facilitando assim o transporte de substâncias. Os transportadores de membrana são divididos em diferentes tipos, por exemplo, transportadores de íons, transportadores de açúcares, transportadores de aminoácidos e aquaporinas, com base nas substâncias que transportam. Esses transportadores de membrana inibem a geração de espécies reativas de oxigênio (ERO) através da regulação iônica, do transporte de açúcares e aminoácidos, da indução hormonal e de outros mecanismos. Eles também podem promover reações enzimáticas e não enzimáticas em plantas, ativar a atividade de enzimas antioxidantes e promover a eliminação de ERO. Além disso, os transportadores de membrana podem transportar reguladores de crescimento vegetal, proteínas solúteis, reguladores de potencial redox e outras substâncias envolvidas no metabolismo de ROS através de vias metabólicas correspondentes, alcançando, em última análise, a homeostase de ROS em plantas. Por sua vez, as ROS, como moléculas sinalizadoras, podem afetar a atividade dos transportadores de membrana sob estresse abiótico através da colaboração com íons e do envolvimento em vias metabólicas hormonais. A pesquisa descrita nesta revisão fornece uma base teórica para melhorar a resistência das plantas ao estresse, promover o crescimento e desenvolvimento das plantas e criar variedades de plantas de alta qualidade.

Abstract

Membrane transporters are proteins that mediate the entry and exit of substances through the plasma membrane and organellar membranes and are capable of recognizing and binding to specific substances, thereby facilitating substance transport. Membrane transporters are divided into different types, e.g., ion transporters, sugar transporters, amino acid transporters, and aquaporins, based on the substances they transport. These membrane transporters inhibit reactive oxygen species (ROS) generation through ion regulation, sugar and amino acid transport, hormone induction, and other mechanisms. They can also promote enzymatic and nonenzymatic reactions in plants, activate antioxidant enzyme activity, and promote ROS scavenging. Moreover, membrane transporters can transport plant growth regulators, solute proteins, redox potential regulators, and other substances involved in ROS metabolism through corresponding metabolic pathways, ultimately achieving ROS homeostasis in plants. In turn, ROS, as signaling molecules, can affect the activity of membrane transporters under abiotic stress through collaboration with ions and involvement in hormone metabolic pathways. The research described in this review provides a theoretical basis for improving plant stress resistance, promoting plant growth and development, and breeding high-quality plant varieties.