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Neurotransmissores e Neurorreguladores em plantas

Neurotransmissores

Acetilcolina, cetacolamina, histamina, serotonina, dopamina, melatonina, GABA (ácido γ – aminobutírico) e glutamato são compostos conhecidos por desempenharem importante papel como neurotransmissores no sistema nervoso de animais. Neurotransmissores são moléculas sinalizadoras que se acumulam nos neurônios e quando liberadas nas fendas sinápticas promovem a comunicação entre neurônios. O que causa espanto, embora não seja exatamente uma novidade, é que todos esses compostos também estão presentes nas plantas. No entanto, ainda não está claro se estes compostos atuam como metabólitos ou têm realmente um papel na sinalização das plantas.


Video: sinalização acionada por glutamato em plantas de Arabidopsis após ataque de uma lagarta

Durante muito tempo acreditava-se, a partir de uma visão antropocêntrica e de senso-comum, que as plantas produziam certos compostos apenas para servir as necessidades humanas. Mas cientificamente, é razoável considerar que sendo as plantas seres vivos, se elas produzem esses compostos, se direcionam energia metabólica para sintetizar tais molécula, certamente há de se considerar a importância dessas substancias para o organismo vegetal.


Nas plantas a acetilcolina é produzida nas hastes, folhas, nós e raízes em resposta ao choque térmico e atua também no fechamento estomático. O GABA se acumula nas plantas após o estresse e está envolvido na regulação do pH, armazenamento de nitrogênio, desenvolvimento e defesa das plantas contra insetos. As catecolaminas são também encontradas em níveis elevados em tecidos vegetais expostos a estresse, mas os mecanismos bioquímicos associados à essas observações ainda precisam ser elucidados.


Diversas moléculas derivadas do triptofano tem tido seu papel na sinalização vegetal investigado incluindo seratonina e melatonina. A descoberta de melatonina em plantas intactas é relativamente recente (Murch et al. 2000), mas já foi identificada em diversas espécies de plantas superiores desde então. A natureza altamente conservada das indolaminas e a diversidade de espécies que contêm melatonina podem indicar um papel importante para o composto no crescimento ou sobrevivência de plantas superiores.


Evidências preliminares indicam que a taxa de biossíntese de melatonina segue o ritmo circadiano em plantas, com o nível mais alto em períodos escuros e o mais baixo nível durante o dia (Balzer e Hardeland 1991). Além disso, há estudos que indicam que a melatonina pode atuar como um regulador de crescimento junto a auxina (Hernandez-Ruiz et al. 2004). Em estudos com capim-canário, trigo, cevada e aveia, melatonina aplicada exogenamente inibiu o desenvolvimento radicular de maneira consistente com a exposição excessiva à auxina (Hernandez-Ruiz et al. 2005). A melatonina é um poderoso antioxidante tanto em animais quanto em plantas. Tem sido demonstrado esse papel antioxidante no desenvolvimento de frutos e sementes como mecanismo para aumentar a sobrevivência e a perpetuação das espécies, o que segundo os pesquisadores pode ser um indicativo de um mecanismo de proteção dos tecidos contra danos oxidativos decorrentes de seca, frio, calor, luz ultravioleta ou toxinas ambientais (Reiter et al. 2001).


Neurorreguladores


São compostos que alteram a função de neurônios através da estimulação ou inibição da resposta aos neurotransmissores. A cafeína é um dos neurorreguladores mais conhecidos, sendo que a grande parte dos estudos se concentra na ação desse fitoquímico sobre o cérebro humano. Os primeiros estudos relacionados ao papel da cafeína nas plantas indicavam que a cafeína atuava como defesa química contra predadores ou inibindo a germinação de sementes concorrentes, o que até hoje não foi confirmado. No entanto, há evidências mais recentes de que a cafeína interfere nas fases do ciclo celular em Cichorium (Blervaq et al. 1995), e inibe o movimento do cálcio nas raízes de Medicago truncatula(Engstrom et al. 2002).


Outro regulador importante é a hiperforina, amplamente conhecida por sua ação antidepressiva. Nos tecidos cerebrais, a hiperforina aumenta a concentração de neurotransmissores como serotonina, noradrenalina, dopamina, GABA e glutamato (Treiber et al. 2005). Funções possíveis para hiperforina em plantas superiores incluem o transporte polar de reguladores de crescimento e a capacidade das células vegetais de manter o controle dos transportadores de íons, essenciais para o crescimento, diferenciação e sobrevivência das células vegetais. No entanto, estudos adicionais são necessários para entender completamente o papel da hiperforina e do potencial para regulação da comunicação de células vegetais através de mecanismos análogos à sinalização neuronal.


A sinalização célula a célula ou de longa distância é um tema complexo e está longe de se resumir aos hormônios vegetais. O estudo dos neuroquímicos em plantas certamente trará novos entendimentos sobre a fisiologia das plantas e há muito o que ser compreendido nesse campo de pesquisa.


Texto escrito por Francynês da C. O. Macedo


Referências

Murch, S. J., KrishnaRaj, S. and Saxena, P. K. 2000. Tryptophan is a precursor for melatonin and serotonin biosynthesis in vitro regenerated St. John’s wort (Hypericum perforatum L. cv. Anthos) plants. Plant Cell Rep. 19: 698–704.

Balzer, I. and Hardeland, R. 1991. Photoperiodism and effects of indoleamines in a unicellular alga, Gonyaulax polyedra. Science 253: 795–797.

Hernandez-Ruiz, J., Cano, A. and Arnao, M. B. 2004. Melatonin: a growth-stimulating compound present in lupin tissues. Planta 220: 140–144.

Hernandez-Ruiz, J., Cano, A. and Arnao, M. B. 2005. Melatonin acts as a growth-stimulating compound in some monocot species. J. Pineal Res 39: 137–142.

Reiter, R. J., Tan, D.-X., Burkhardt, S. and Manchester, L. C. 2001. Melatonin in plants. Nutr Rev. 59: 286–290.

Blervaq, A. S, Dubois, J., Hilbert, J. L. and Vasseur, J.. 1995. Effects of caffeine on somatic embryogenesis induction and expression in leaves of Cichorium hybrid. Plant Physiol Biochem. 33: 741–749.

Engstrom, E. M., Ehrhardt, D. W., Mitra, R. M. and Long, S. R. 2002. Pharmacological analysis of Nod factor-induced calcium spiking in Medicago truncatula. Evidence for the requirement of Type IIA calcium pumps and phosphoinositide signaling. Plant Phys. 128: 1390–1401.

Treiber, K., Singer, A., Henke, B. and Muller, W. A. 2005. Hyperforin activates nonselective cation channels (NSCCs). Br. J. Pharmacol. 145: 75–83.


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Idealizadora e Autora

Francynês Macedo

Bióloga com mestrado e doutorado em Fisiologia e Bioquímica de Plantas pela Esalq/USP. Desenvolve pesquisas na área de Fisiologia de Plantas sob Estresse com ênfase em Eletrofisiologia Vegetal. Possui ampla experiência com a técnica de medição de sinais elétricos em plantas. Na área de ensino tem experiência com Metodologias Ativas de Aprendizagem, incluindo Design Thinking na formação de professores. Propósito de vida: aprender e ensinar.