The binding protein (BiP) is an important component of endoplasmic reticulum stress response of cells

A proteína de ligação (BiP) é um importante componente de resposta ao estresse no retículo endoplasmático (RE). Tem sido demonstrado que níveis elevados de BiP em tabaco transgênico de linhagens senso conferem tolerância à tunicamicina, um inibidor de glicosilação, durante a germinação e tolerância ao déficit hídrico durante o crescimento das plantas. Para avaliar a função protetora de BiP contra estresses abióticos, linhagens homozigotas T3 expressando o gene BiP da soja na orientação senso e anti-senso, foram obtidas através de análises de segregação do loco do T-DNA das gerações T2 e T3. Sob déficit hídrico progressivo, níveis de BiP em folhas de linhagens transgênicas com a orientação senso estão correlacionados com a manutenção da turgidez de broto e do conteúdo de água, independentemente do grau de intensidade do estresse. Contudo, o efeito protetor da superexpressão de BiP contra estresse hídrico não é perdido na expressão do cDNA de BiP da geração T4 das linhagens homozigotas anti-senso. A suscetibilidade das linhagens anti-senso ao déficit hídrico foi similar aos controles, plantas não-transformadas. Esse resultado pode indicar que ocorreu seleção natural dos transformantes com baixa expressão do gene anti- senso nas gerações subseqüentes. O caráter essencial dos genes BiP pode levar a uma pressão seletiva para o silenciamento do gene anti-senso. A função de BiP na tolerância contra estresses do RE foi investigada na geração T3 de plantas transgênicas senso e anti-senso de N. tabacum. Aparentemente, a superexpressão constitutiva de BiP não atenuou a letalidade ocasionada pela inibição da glicosilação pela tunicamicina nas concentrações de 0,6 a 1,0 μg/mL. Nessas condições, a tunicamicina inibe a indução de brotos mais eficientemente em plantas superexpressando BiP do que nas selvagens. Análises de immunoblottings detectaram aumento no nível de BiP nas concentrações de tunicamicina de 0,8 e 1,0 μg/mL. A indução de BiP foi coordenada com o acúmulo de um produto de degradação de 25-28 kDA, indicando a existência de uma co-regulação entre a via de resposta a proteínas mal dobradas (UPR) e o sistema de degradação de proteínas associadas ao RE em células de plantas. O aumento no nível de BiP em discos foliares transgênicos senso foi similar ao observado em controles após o tratamento com tunicamicina. Entretanto, o tratamento de discos foliares senso não promoveu acúmulo adicional de BiP nem do produto de degradação de 25-28 kDa. Tais resultados evidenciam que o nível de BiP pode atuar como sensor para ativação de resposta a estresses em plantas. Portanto, elevados níveis de BiP em células de plantas inibem a ativação da via UPR e podem evitar a ativação do sistema ERAD.The binding protein (BiP) is an important component of endoplasmic reticulum stress response of cells. Elevated levels of BiP in sense transgenic tobacco (Nicotiana tabacum L. cv Havana) lines have been shown to confer tolerance to the glycosylation inhibitor tunicamycin during germination and tolerance to water deficit during plant growth. In order to further examine the protective function of BiP against abiotic stresses, homozygous T3 lines constitutively expressing a soybean BiP gene in the sense and antisense orientation were obtained by following the segregation of the T-DNA locus in the T2 and T3 generations. Under progressive drought, the leaf BiP levels in the sense transgenic lines correlated with the maintenance of the shoot turgidity and water content, regardless of stress intensity. Nevertheless, the protective effect of BiP overexpression against water stress was not disrupted by expression of an antisense BiP cDNA construct in the T4 generation of homozygous anti-sense lines. In fact, the susceptibility of the antisense lines to water deprivation was similar to the untransformed, control plants. This result may indicate the occurrence of natural selection for low antisense gene expression in the subsequent generations. The essential character of BiP genes may lead to a selective pressure towards antisense gene silencing. The BiP-mediated tolerance against ER stressors was also investigated in the T3 generations of N. tabacum sense and antisense transgenic plants. Apparently constitutive overexpression of BiP did not attenuate the lethality caused by inhibition of protein glycosylation at 0,6 to 1,0 μg/mL of tunicamycin In fact, under this condition, tunicamycin inhibited the induction of shoots more efficiently in BiP overproducers than in wild type plants. Analysis of control disc leaves by immunoblottings detected a significant increase in BiP protein levels at 0,8 and 1,0 μg/mL of tunicamycin. The induction of BiP was coordinate with the accumulation of a 25-28 kDA specific degradation product of the protein, suggesting the existence of co- regulation between the activation of BiP synthesis via UPR (unfolded protein response ) and its specific degradation, probably via ERAD (ER-associated protein degradation) in plant cells. The enhanced level of BiP in the sense transgenic disc leaves was similar to that observed in wild type cells after treatment with tunicamycin. Nevertheless, treatment of sense disc leaves with tunicamycin did not promote an additional accumulation of BiP and did not cause accumulation of the 25-28 kDa specific degradation product. Taken together, these results suggest that the BiP levels may act as an ER sensor for activation of plant ER stress response. Therefore, elevated levels of BiP in plant cells inhibit activation of the unfolded protein pathway and, in turn, may prevent activation of the ERAD system upon accumulation of unfolded protein in the ER.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológic