Ureases no Solo

A atividade ureolítica que ocorre no solo é de grande importância para a agricultura. Apesar de micro-organismos serem relevantes para esse processo, essa atividade deriva principalmente das chamadas “ureases de solo” (Bremner & Krogmeier, 1989). Essas ureases são oriundas de resíduos de plantas e células bacterianas mortas,  imobilizadas em argilas e substâncias húmicas do solo. A alta estabilidade físico-química destas ureases é o que permite que a ureia seja utilizada como fertilizante de maneira eficiente (Ciurli et al., 1996). Adicionalmente, as ureases podem promover a formação de carbonato de cálcio no solos em águas naturais. Apesar de não estar totalmente esclarecido, o papel das ureases bacterianas nesse processo parece ser triplo: aumenta a alcalinidade, favorece a precipitação de CaCO3; aumenta a concentração de carbono inorgânico dissolvido no meio e, por fim, a superfície da proteína serve de sítio de nucleação para os cristais (Sondi and Salopek-Sondi, 2005).

Nosso grupo estudou as ureases da bactéria do solo Bacillus pasteurii e das bactérias fixadoras de nitrogênio Bradyrhizobium japonicum e Azospirillum brasilense. 

Um estudo recente do grupo investigou o papel das ureases na interação de Bradyrhizobium japonicum e de plantas de soja. Numa bem sucedida simbiose, a bactéria do solo B. japonicum forma nódulos fixadores de nitrogênio nas raízes de plantas de soja.  Ambos, a bactéria e a soja, são produtores de ureases. Observamos que a urease da soja é quimiotática para B. japonicum, e que o desenvolvimento de nódulos e a fixação biológica de nitrogênio requerem a urease da soja, de forma independente de sua atividade ureolítica. A urease de B. japonicum não participa desses processos (Medeiros-Silva et al., 2014).

O gênero Azospirillum das proteobactérias é composto por bactérias diazotróficas, que apresentam vida livre ou estão associadas a raízes de plantas como milho, trigo e arroz, em regiões tropicais, subtropicais e temperadas. O operon da urease de A. brasilense é composto por 3 genes estruturais (ureA, ureB  e ureC) que codificam as subunidades ɣ, β e α,  além dos genes ureD, ureE, ureF e ureG, que codificam proteínas acessórias necessárias para a incorporação do Ni2+ na proteína, para torná-la enzimaticamente ativa (GenBank, número de acesso, NC_016617.1) A clonagem dos genes estruturais da urease de A. brasilense  foi realizada no mestrado de Karine Kappaun (2014), em como a expressão da proteína recombinante em E.coli.

 

Para as referências bibliográficas do nosso grupo, acesse publicações selecionadas ou consulte o CV Lattes de Célia Carlini.

Referencias citadas:

 

Bremner JM & Krogmeier MJ. 1989. Evidence that the adverse effect of urea fertilizer on seed germination in soil is due to ammonia formed through hydrolysis of urea by soil urease. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 86, 8185-8188.

Ciurli S, Marzadori C, Benini S, Deiana S, Gessa C. 1996. Urease from the soil bacterium Bacillus pasteurii: immobilization on Ca-polygalacturonate. Soil Biol. Eiochem. 28, 81l-817.

Sondi I. & Salopek-Sondi B. 2005. Influence of the primary structure of enzymes on the formation of CaCO3 polymorphs: a comparison of plant (Canavalia ensiformis) and bacterial (Bacillus pasteurii) ureases.  Langmuir  21, 88768882.

 

Veja também:

  1. Bacillus pasteurii e sua urease – biomineralização e plaquetas