Inibição da enzima O-acetilserina(tiol) liase : análise das alterações metabólicas e impactos sobre o crescimento vegetal

Abstract

RESUMO: Em estudos anteriores, utilizando técnicas in silico, foram identificados potenciais inibidores da enzima O-acetilserina(tiol) liase (OAS-TL). Entre as moléculas descobertas, a L- homofenilalanina (HPA) foi selecionada para avaliação neste estudo, com o objetivo de investigar sua atividade herbicida sobre a espécie invasora Ipomoea grandifolia. Foram analisados os efeitos da HPA no crescimento e desenvolvimento dessas plantas, com foco em parâmetros biométricos, metabólicos e fotossintéticos. Com base nos parâmetros biométricos analisados, ficou evidente que a exposição ao inibidor HPA gerou efeitos deletérios significativos no crescimento e desenvolvimento de Ipomoea grandifolia, com mais de 54% de redução no comprimento radicular, além de impactos negativos na parte aérea e na área foliar. A suplementação com cisteína, especialmente na dose de 1 mM, demonstrou um efeito atenuador notável, promovendo melhores resultados em comparação com as plantas tratadas apenas com o inibidor. Adicionalmente, o conteúdo de enxofre foi drasticamente reduzido nas raízes e folhas das plantas expostas a 100 ?M do inibidor, indicando um comprometimento metabólico com reduções de 32% e 29%, respectivamente. As enzimas relacionadas ao estresse oxidativo mostraram alterações significativas, particularmente nas folhas, enquanto a superóxido dismutase apresentou maior impacto na atividade enzimática das raízes. As espécies reativas de oxigênio (EROs) exibiram concentrações elevadas nas plantas tratadas com o inibidor, corroborando o aumento do estresse oxidativo. Por fim, os parâmetros fotossintéticos apresentaram resultados diversos, sugerindo que o inibidor impacta de maneira heterogênea o funcionamento fotossintético, possivelmente afetando a eficiência metabólica geral. Esses resultados ressaltam os impactos adversos do HPA em I. grandifolia, mas também destacam o potencial da cisteína como mitigadora dos danos, especialmente em doses específicas. Os dados evidenciam que o inibidor HPA causou efeitos deletérios significativos no crescimento, metabolismo e funcionamento fotossintético de I. grandifolia, com reduções expressivas no comprimento radicular, na área foliar e no conteúdo de enxofre. A suplementação com cisteína, particularmente na dose de 1 mM, atenuou esses impactos, melhorando os parâmetros avaliados. As alterações no estresse oxidativo e o aumento das espécies reativas de oxigênio reforçam o papel do inibidor no desequilíbrio metabólico, enquanto a cisteína demonstrou potencial como agente mitigador dos danos.

ABSTRACT: In previous studies, using in silico techniques, potential inhibitors of the enzyme O- acetylserine(thiol) lyase (OAS-TL) were identified. Among the discovered molecules, L- homophenylalanine (HPA) was selected for evaluation in this study, aiming to investigate its herbicidal activity on the invasive species Ipomoea grandifolia. The effects of HPA on the growth and development of these plants were analyzed, focusing on biometric, metabolic, and photosynthetic parameters. Based on the analyzed biometric parameters, it became evident that exposure to the HPA inhibitor caused significant deleterious effects on the growth and development of Ipomoea grandifolia, with more than a 54% reduction in root length, along with negative impacts on the shoot and leaf area. Cysteine supplementation, particularly at a 1 mM dose, demonstrated a remarkable attenuating effect, promoting better results compared to plants treated solely with the inhibitor. Additionally, sulfur content was drastically reduced in the roots and leaves of plants exposed to 100 ?M of the inhibitor, indicating metabolic impairment with reductions of 32% and 29%, respectively. Enzymes related to oxidative stress showed significant alterations, particularly in the leaves, while superoxide dismutase exhibited the greatest impact on enzymatic activity in the roots. Reactive oxygen species (ROS) displayed elevated concentrations in plants treated with the inhibitor, corroborating the increase in oxidative stress. Finally, photosynthetic parameters presented diverse results, suggesting that the inhibitor heterogeneously affects photosynthetic function, possibly impacting overall metabolic efficiency. These findings highlight the adverse effects of HPA on I. grandifolia while also underscoring the potential of cysteine as a damage mitigator, especially at specific doses. The data demonstrates that the HPA inhibitor caused significant deleterious effects on the growth, metabolism, and photosynthetic function of I. grandifolia, with substantial reductions in root length, leaf area, and sulfur content. Cysteine supplementation, particularly at a 1 mM dose, mitigated these impacts, improving the evaluated parameters. The alterations in oxidative stress and the increase in reactive oxygen species reinforce the inhibitor's role in metabolic imbalance, while cysteine demonstrated potential as a mitigating agent against damage.