Biossíntese e deposição de celulose nas paredes celulares³p. Esp.: Formação e degradação da...
Transcript of Biossíntese e deposição de celulose nas paredes celulares³p. Esp.: Formação e degradação da...
Biossíntese e deposição de celulose nas
paredes celulares
André Ferraz
Departamento de Biotecnologia
Escola de Engenharia de Lorena
Universidade de São Paulo
Lorena, SP
Outline
- Revisando sobre a estrutura da celulose
- Nanofibrila de celulose
- Complexo de síntes da celulose
- Celulose sintases
- Mutantes empregados no entendimento da síntese de
celulose em paredes secundárias (discussão de 2 artigos)
Ref. básicas:
1. Gunnar Henriksson and Helena Lennholm. Cellulose and
Carbohydrate Chemistry, itens 4.3-4.8 In: Pulp and Paper Chemistry
and Technology Vol 1: Wood Chemistry and Wood Biotechnology. Edited
by Monica Ek, Göran Gellerstedt, Gunnar Henriksson , 2009
2. Haigler CH and Roberts AW. Biogenesis od Cellulose Nanofibrils by a
Biological Nanomachine. cap. 2. In: Lucia LA and Rojas OJ. The
nanoscience and technology of Renewable biomaterials, 2009
Como as células vegetais se desenvolvem num formato
alongado ??
Turgor versus parede celular
Acoplamento : duas formas possíveis Iα e Iβ .
1. Agrupamento inicial de 2 cadeias é idêntico.
2. A terceira cadeia de celulose:
- mesmo sentido já ocorrido no acoplamento interior >> Iα.
- sentido oposto ao acoplamento anterior >> Iβ
3. Os dois tipos de celulose co-existem na celulose de um
material lignocelulósico. Em paredes secundárias de plantas
lenhosas predomina celulose Iβ.
Revisando
sobre a
estrutura da
celulose
Um arranjo amplamente descrito, assume um diâmetro
aproximado para a fibrila elementar (nanofibrila) de 3,5 nm,
o que corresponderia a 36 cadeias ordenadas
As nanofibrilas normalmente
formam agregados na parede
celular, especialmente nas
paredes secundárias
A biossíntese de celulose emprega um intermediário
que carrega a glicose: glicose-UDP
Glicose-UDP é formado pela ação da sucrose sintase,
a partir de uma molécula de sacarose e UTP.
Glucose-UDP serve como fonte de glicose para o polímero
que está sendo formado
- A primeira etapa (slide anterior)
libera energia
- A segunda etapa consome energia
- O processo global é
termodinamicamente favorável
- A celulose é um polímero insolúvel em água, isso implica
que a síntese ocorre pela ação de enzimas presas à
membrana citoplasmática e não no interior da célula
- Há evidências experimentais indicando haver um conjunto
de enzimas presas à membrana celular dispostas em um
formato hexagonal (roseta)
Rosetas detectas por TEM
e modelos de arranjo na
membrana celular
As enzimas
que formam o
complexo de
síntese de
celulose (CSC)
são as celulose
sintases
(CesA)
As CesA diferem entre as espécies, mas há regiões conservadas
Celulose de
paredes
primárias é
sintetizada pelas
isoformas:
CesA1, CesA3 e
CesA6
Celulose de
paredes
secundárias é
sintetizada pelas
isoformas:
CesA4, CesA7 e
CesA8
Há evidências de
que a enzima
sucrose sintase se
acumula nas regiões
próximas ao sítio
ativo das CesA
Em plantas superiores, a sucrose sintase é fundamental
para a geração de glucose-UDP
Multiple cellulose synthase catalytic subunits are required for
cellulose synthesis in Arabidopsis
Neil G. Taylor, Steven Laurie, and Simon R. Turner
The Plant Cell 2, 2529–2539, 2000
Perturbation of Brachypodium distachyon cellulose synthase
A4 or 7 results in abnormal cell walls
Pubudu P Handakumbura, Dominick A Matos, Karen S
Osmont, Michael J Harrington, Kyuyoung Heo,
Kabindra Kafle, Seong H Kim, Tobias I Baskin and Samuel P
Hazen
BMC Plant Biology 2013, 13:131
Artigos para estudo e discussão