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Tobacco hairy root’s peroxidases are rhythmically controlled by phenol exposure
Enzyme and Microbial Technology ( IF 3.4 ) Pub Date : 2021-06-23 , DOI: 10.1016/j.enzmictec.2021.109856
Lucas Gastón Sosa Alderete 1 , Hebe Ronchi 1 , Natalia M Monjes 2 , Elizabeth Agostini 1
Affiliation  

Plants like almost all living organisms, have developed a biological clock or circadian clock (CC) capable of synchronizing and adjusting various metabolic and physiological processes at certain times of the day and in a period of 24 h. This endogenous timekeeping is able to predict the environmental changes providing adaptive advantages against stressful conditions. Therefore, the aim of this work was to analyze the possible link between metabolism of xenobiotic compounds (MXC) and the CC. Synchronized Nicotiana tabacum hairy roots (HRs) were used as a validated plant model system, and peroxidases (PODs), key enzymes of the phase I in the MCX, were evaluated after phenol treatment. Two POD genes were selected and their temporal expression profiles as well as the total POD activity were analyzed in order to find circadian oscillations either under control conditions or phenol treatment. It was demonstrated that these PODs genes showed oscillatory profiles with an ultradian period (period length shorter than the circadian period), and preserving the same phases and expression peaks still under phenol treatment. The total PODs activity showed also a marked oscillatory behavior mainly in phenol-treated HRs with the highest levels at ZT23. Untreated HRs showed decrease and increase in the intensity of some basic isoforms at light and dark phase, respectively, while in phenol- treated HRs, an increase in the intensity of almost all isoforms was observed, mainly during the dark phase, being coincident with the high PODs activity detected at ZT23. The periodic analysis determined an ultradian period either in total POD activity or in the POD activity of isoform VI, being 18.7 and 15.3 h, respectively. Curiously, in phenol treated HRs, the period length of total POD activity was longer than in untreated HRs, suggesting that phenol could induce a marked oscillatory behavior in the POD activity with better performance during the dark phase, which explain the higher phenol removal efficiencies at ZT23. These findings showed novel information about the performance of PODs, which would be rhythmically controlled at biochemical level, by phenol exposure.



中文翻译:

烟草毛根过氧化物酶受苯酚暴露节律控制

植物像几乎所有的生物一样,已经形成了生物钟或生物钟 (CC),能够在一天中的特定时间和 24 小时内同步和调整各种代谢和生理过程。这种内生计时能够预测环境变化,从而提供应对压力条件的适应性优势。因此,这项工作的目的是分析异生物质化合物 (MXC) 代谢与 CC 之间可能的联系。同步烟草毛根(HRs)被用作经过验证的植物模型系统,过氧化物酶(PODs)是 MCX 中 I 期的关键酶,在苯酚处理后进行评估。选择了两个 POD 基因,分析了它们的时间表达谱以及总 POD 活性,以便在控制条件或苯酚处理下找到昼夜节律振荡。结果表明,这些 PODs 基因显示出具有超昼周期(周期长度短于昼夜节律周期)的振荡曲线,并且在苯酚处理下仍保持相同的相位和表达峰。总 PODs 活性也显示出明显的振荡行为,主要在苯酚处理的 HRs 中,ZT23 的水平最高。未经处理的 HRs 分别在亮相和暗相中显示出一些基本同工型的强度降低和增加,而在苯酚处理的 HRs 中,观察到几乎所有同种型的强度增加,主要是在黑暗阶段,与在 ZT23 检测到的高 POD 活性一致。周期分析确定了总 POD 活性或同种型 VI 的 POD 活性的超电周期,分别为 18.7 和 15.3 小时。奇怪的是,在苯酚处理的 HRs 中,总 POD 活性的周期长度比未处理的 HRs 长,这表明苯酚可以在 POD 活性中诱导显着的振荡行为,在黑暗阶段表现更好,这解释了在ZT23。这些发现显示了有关 POD 性能的新信息,这些信息将通过苯酚暴露在生化水平上有节奏地控制。观察到几乎所有同种型的强度增加,主要是在黑暗阶段,与在 ZT23 检测到的高 POD 活性一致。周期分析确定了总 POD 活性或同种型 VI 的 POD 活性的超电周期,分别为 18.7 和 15.3 小时。奇怪的是,在苯酚处理的 HRs 中,总 POD 活性的周期长度比未处理的 HRs 长,这表明苯酚可以在 POD 活性中诱导显着的振荡行为,在黑暗阶段表现更好,这解释了在ZT23。这些发现显示了有关 POD 性能的新信息,这些信息将通过苯酚暴露在生化水平上有节奏地控制。观察到几乎所有同种型的强度增加,主要是在黑暗阶段,与在 ZT23 检测到的高 POD 活性一致。周期分析确定了总 POD 活性或同种型 VI 的 POD 活性的超电周期,分别为 18.7 和 15.3 小时。奇怪的是,在苯酚处理的 HRs 中,总 POD 活性的周期长度比未处理的 HRs 长,这表明苯酚可以在 POD 活性中诱导显着的振荡行为,在黑暗阶段表现更好,这解释了在ZT23。这些发现显示了有关 POD 性能的新信息,这些信息将通过苯酚暴露在生化水平上有节奏地控制。与在 ZT23 检测到的高 POD 活性一致。周期分析确定了总 POD 活性或同种型 VI 的 POD 活性的超电周期,分别为 18.7 和 15.3 小时。奇怪的是,在苯酚处理的 HRs 中,总 POD 活性的周期长度比未处理的 HRs 长,这表明苯酚可以在 POD 活性中诱导显着的振荡行为,在黑暗阶段表现更好,这解释了在ZT23。这些发现显示了有关 POD 性能的新信息,这些信息将通过苯酚暴露在生化水平上有节奏地控制。与在 ZT23 检测到的高 POD 活性一致。周期分析确定了总 POD 活性或同种型 VI 的 POD 活性的超电周期,分别为 18.7 和 15.3 小时。奇怪的是,在苯酚处理的 HRs 中,总 POD 活性的周期长度比未处理的 HRs 长,这表明苯酚可以在 POD 活性中诱导显着的振荡行为,在黑暗阶段表现更好,这解释了在ZT23。这些发现显示了有关 POD 性能的新信息,这些信息将通过苯酚暴露在生化水平上有节奏地控制。分别。奇怪的是,在苯酚处理的 HRs 中,总 POD 活性的周期长度比未处理的 HRs 长,这表明苯酚可以在 POD 活性中诱导显着的振荡行为,在黑暗阶段表现更好,这解释了在ZT23。这些发现显示了有关 POD 性能的新信息,这些信息将通过苯酚暴露在生化水平上有节奏地控制。分别。奇怪的是,在苯酚处理的 HRs 中,总 POD 活性的周期长度比未处理的 HRs 长,这表明苯酚可以在 POD 活性中诱导显着的振荡行为,在黑暗阶段表现更好,这解释了在ZT23。这些发现显示了有关 POD 性能的新信息,这些信息将通过苯酚暴露在生化水平上有节奏地控制。

更新日期:2021-06-25
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