Duas isoformas de amida hidrolase de ácidos graxos de leguminosas com preferências distintas para microbiota

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 7486 (2023) Citar este artigo

374 acessos

1 Altmétrica

Detalhes das métricas

Este artigo foi atualizado

Amida hidrolase de ácido graxo (FAAH) é uma amidase amplamente conservada em eucariotos, talvez mais conhecida por inativar mediadores lipídicos N-aciletanolamina. No entanto, as enzimas FAAH hidrolisam uma ampla gama de substratos de acilamida. A análise de FAAHs de várias espécies de angiospermas revelou dois grupos filogenéticos conservados que diferiam nos principais resíduos conservados no bolso de ligação do substrato. Embora o grupo básico de FAAHs vegetais, designado FAAH1, tenha sido estudado em nível estrutural e funcional em Arabidopsis thaliana, nada se sabe sobre os membros FAAH2. Aqui, combinamos abordagens computacionais e bioquímicas para comparar as propriedades estruturais e enzimáticas de duas isoformas FAAH na leguminosa Medicago truncatula designada MtFAAH1 e MtFAAH2a. As diferenças nas propriedades estruturais e físico-químicas dos bolsos de ligação do substrato, previstas a partir de modelagem de homologia, docking molecular e experimentos de simulação de dinâmica molecular, sugeriram que essas duas isoformas de FAAH exibiriam diferenças em seus perfis de atividade de amidohidrolase. De fato, estudos cinéticos de MtFAAHs recombinantes purificados indicaram uma preferência recíproca por substratos de acilamida com MtFAAH1 mais eficientemente utilizando acilamidas de cadeia longa e MtFAAH2a hidrolisando mais eficientemente acilamidas de cadeia curta e aromáticas. Este primeiro relatório do comportamento enzimático de duas FAAHs de plantas filogeneticamente distintas fornecerá uma base para futuras investigações sobre isoformas de FAAH em leguminosas e outras espécies de plantas.

Amida hidrolase de ácido graxo (FAAH) é uma amidase conservada que hidrolisa N-aciletanolaminas lipofílicas (NAEs) em etanolamina e ácido graxo livre1,2,3,4. Por exemplo; os FAAHs de ratos, camundongos e humanos hidrolisam a anandamida endógena (NAE20:4) em ácido araquidônico e etanolamina5,6. Nos mamíferos, esse processo está ligado a uma variedade de processos neurológicos e fisiológicos que vão desde a percepção da dor até a regulação da dieta7,8. Em outro exemplo, a FAAH recombinante derivada do musgo vegetal, Physcomitrella patens, também foi capaz de hidrolisar o NAE20:4 em produtos correspondentes, que pareciam estar associados ao crescimento e desenvolvimento das espécies de musgo9. Em outro lugar, foi demonstrado que C. elegans possui uma enzima FAAH que metaboliza NAE20:4 em apoio à regulação da longevidade10. Esses e vários outros relatórios demonstraram uma maquinaria FAAH amplamente conservada em várias espécies para a regulação de NAE em vários processos biológicos.

Na planta modelo, Arabidopsis thaliana, estudos in vitro e in vivo mostraram que A. thaliana FAAH (AtFAAH) pode clivar a ligação amida de NAEs endógenos, incluindo saturado (por exemplo, NAE12:0), monossaturado (por exemplo, NAE18:1) e espécies poliinsaturadas (por exemplo, NAE18:3), bem como oxilipinas NAE derivadas de 9-LOX (9-hidroxilinoleoiletanolamida; NAE-9-HOD)1,11,12,13. A regulação do conteúdo de NAE pela FAAH parece estar associada a uma variedade de processos biológicos14. Por exemplo, em Arabidopsis, as linhas de superexpressão de AtFAAH tinham quantidades menores de NAEs endógenos e exibiam diferenças aumentadas no crescimento de mudas15, tempo de floração16 e imunidade inata17, em comparação com plantas de tipo selvagem. Por outro lado, Arabidopsis faah-knockouts tinha conteúdo endógeno elevado de NAE e era hipersensível à inibição do crescimento induzida por aplicações externas com NAEs (por exemplo, NAE12:0 ou NAE18:2)15,18,19, alcamidas20,21, N-acil homoserina lactonas (AHLs)22, ou o fitormônio ABA13. Em outro relato, mudas de algodão de terras altas (Gossypium hirsutum L.) com superexpressão ectópica de AtFAAH apresentaram insensibilidade ao NAE12:0, ou ao hidróxido derivado do NAE18:2 (NAE-9-HOD), assemelhando-se assim aos resultados encontrados em Arabidopsis23. Esses relatórios sugerem que a regulação do teor de N-aciletanolamida pela FAAH pode influenciar vários processos fisiológicos nas plantas.