As plantas economizam energia ao absorver potássio
![As plantas têm dois sistemas separados de absorção de potássio, o transportador HAK5 e o](/wp-content/uploads/2024/10/1728501352_image.jpg)
As plantas podem extrair do solo até os menores vestígios do importante nutriente potássio. Uma equipe liderada pelo biofísico de Würzburg, Rainer Hedrich, descreve como eles conseguem isso em ‘Nature Communications’.
O potássio é um dos nutrientes que as plantas necessitam em grandes quantidades. No entanto, a quantidade de potássio no solo pode variar muito: solos pobres em potássio podem conter até mil vezes menos deste nutriente do que solos ricos em potássio. Para poder reagir de forma flexível a estas diferenças, as plantas desenvolveram mecanismos com os quais adaptam a sua absorção de potássio às respectivas condições do solo.
Assim como as células do corpo humano, as células vegetais também funcionam com uma concentração operacional de potássio em torno de 100 milimolar. Se as raízes encontrarem uma fonte de potássio com uma concentração significativamente menor ou apenas vestígios dela, elas só poderão absorver o potássio em suas células gastando energia. Isto é conseguido pela interação entre o canal iônico de potássio AKT1 e o transportador de potássio HAK5.
A pesquisa é relevante para o melhoramento de plantas
“Embora o HAK5 seja conhecido desde o final da década de 1990, o seu mecanismo de transporte permaneceu até agora em grande parte desconhecido”, diz o professor Rainer Hedrich da Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg, na Baviera, Alemanha. Uma equipa liderada pelo biofísico de Würzburg queria agora elucidar este mecanismo: “O conhecimento sobre isto é importante quando se trata de cultivar culturas que também produzem rendimentos em campos não fertilizados ou apenas ligeiramente fertilizados, ou seja, que podem funcionar com menos fertilizante”.
Nas suas experiências, o grupo de investigação de Würzburg liderado pelos primeiros autores Tobias Maierhofer e Sönke Scherzer beneficiou da sua vasta experiência com o canal de potássio AKT1. O grupo agora descreve seus resultados em detalhes na revista Nature Communications.
Estabelecer um gradiente de pH custa energia
Para que o canal AKT1 transporte potássio para as células, são necessárias concentrações mais elevadas de potássio no solo. O campo elétrico normal da membrana celular é suficiente como fonte de energia. O transportador HAK5, por outro lado, já funciona com baixos níveis de potássio no solo. Além do campo elétrico, necessita da energia do gradiente de pH. A planta deve acumular esse gradiente através das membranas celulares, e isso custa energia.
Outras experiências mostraram que o transportador de potássio HAK5 e o canal de potássio AKT1 cooperam de forma a poupar energia quando a concentração de potássio no solo flutua.
O transportador deve ter um sensor de potássio
Em altas concentrações, o transportador HAK5, que consome muita energia, é desligado. Isso significa que o transportador deve possuir um sensor de potássio. Na busca pelo sensor, a bióloga estrutural de Frankfurt, Inga Hänelt, e seu colega de Würzburg, Thomas Müller, fizeram progressos: encontraram um mutante do transportador em que a afinidade pelo potássio é 100 vezes menor.
“Agora é importante explorar mais detalhadamente as reações moleculares que desencadeiam a mutação”, afirma Rainer Hedrich, descrevendo os próximos objetivos da pesquisa. Ele também quer descobrir como o transporte de potássio para a célula radicular é acoplado mecanicamente e energeticamente ao transporte de prótons.
Publicação
Arabidopsis HAK5 sob baixo K+ a disponibilidade opera como K de alta afinidade alimentado por PMF+. Tobias Maierhofer, Sönke Scherzer, Armando Carpaneto, Thomas D. Müller, Jose M. Pardo, Inga Hänelt, Dietmar Geiger & Rainer Hedrich, Nature Communications, 3 de outubro de 2024, acesso aberto: ‘024 -52963-6