A tolerância ao arsênio em Arabidopsis é mediada por dois transportadores de fitochelatina do tipo ABCC

O arsênio é um metalóide extremamente tóxico que causa sérios problemas de saúde. No Sudeste Asiático, aquíferos que fornecem água potável e agrícola para dezenas de milhões de pessoas estão contaminados com arsênio. Para reduzir a ingestão nutricional de arsênio através do consumo de plantas contaminadas, a identificação dos mecanismos de acumulação e desintoxicação de arsênio nas plantas é um pré-requisito. As fitochelatinas (PCs) são peptídeos derivados do glutationa que quelam metais pesados e metalóides como o arsênio, funcionando assim como o primeiro passo em sua desintoxicação. Os vacúolos das plantas atuam como os armazenadores finais de desintoxicação para metais pesados e arsênio. Os transportadores essenciais de PC-metal(óides) que sequestram metais(óides) tóxicos nos vacúolos das plantas têm sido procurados há muito tempo, mas permanecem não identificados nas plantas. Aqui mostramos que, na ausência de dois transportadores do tipo ABCC, AtABCC1 e AtABCC2, Arabidopsis thaliana é extremamente sensível ao arsênio e a herbicidas à base de arsênio. A expressão heteróloga desses transportadores ABCC em Saccharomyces cerevisiae produtores de fitochelatina aumentou a tolerância e acumulação de arsênio. Além disso, vesículas de membrana isoladas dessas leveduras exibiram uma atividade de transporte pronunciada de arsenito As(III)-PC(2). Vacúolos isolados de plantas knockout duplo atabcc1 atabcc2 exibiram uma atividade de transporte residual muito baixa de As(III)-PC(2) e, interessantemente, menos PC foi produzido em plantas mutantes quando expostas ao arsênio. A superexpressão de AtPCS1 e AtABCC1 resultou em plantas que exibiram maior tolerância ao arsênio. Nossas descobertas demonstram que AtABCC1 e AtABCC2 são os transportadores de PC vacuolar procurados e principais. A modulação dos transportadores de PC vacuolar em outras plantas pode permitir a engenharia de plantas adequadas para fitorremediação ou redução da acumulação de arsênio em órgãos comestíveis.