A saga de um tubo polínico para encontrar o óvulo: regulação iônica espaço-temporal como mecanismo de crescimento apical e direcionamento em células individuais

Resumo

A regulação iônica tem papel central no desenvolvimento celular em todos sistemas biológicos, onde os tubos polínicos se destacam como modelo de polaridade celular e crescimento direcional. A entrega das células espermáticas depende do seu crescimento apical vigoroso e capacidade de alterar a direção, segundo sinais externos, para chegar ao óvulo. Os tubos polínicos crescem exclusivamente no ápice, sendo sustentados por gradientes iônicos gerados pela distribuição espacial anisotrópica de canais, bombas e transportadores. Oscilações sincronizadas entre diversos processos celulares são frequentes, incluindo taxa de crescimento, fluxo e concentração citossólica de H+, Ca2+ e Cl-, embora seu papel no direcionamento do tubo permaneça desconhecido. A propósito, o mutante chx21 chx23 (Cation/H+ exchanger) apresenta um fenótipo dramático de fertilização onde os tubos polínicos não se direcionam ao óvulo, levando praticamente à esterilidade. Resultados preliminares em chx21 chx23 mostram a redução do influxo de H+ no ápice e padrão oscilatório mais lento e regular, associados à perda do direcionamento à fonte de atração com LURE1 e redução da resposta ao repelente Óxido Nítrico. Embora os tubos controle se direcionem às LURE1s, eles não respondem quando têm uma assinatura oscilatória mais regular e similar ao chx21 chx23. Esses resultados indicam que a dinâmica iônica tem papel mecanístico na orientação dos tubos polínicos, sendo a primeira evidência de função biológica das oscilações. Essa proposta visa realizar experimentos e modelagem, de modo a estabelecer um novo mecanismo de regulação do crescimento apical e orientação celular por H+ e potencial de membrana. A pesquisa criará uma unidade única capaz de realizar medidas espaço-temporais quantitativas e não-invasivas de diversos íons e sistemas, favorecendo uma abordagem interdisciplinar e de nível internacional.