A síntese de melatonina induzida por cádmio no arroz requer luz, peróxido de hidrogênio e óxido nítrico: Principais papéis regulatórios para a descarboxilase de triptofano e ácido caféico O-metiltransferase

Nas plantas, a produção de melatonina é induzida por estímulos como frio e seca, e o cádmio (Cd) é o melhor eliciador da produção de melatonina no arroz. No entanto, o mecanismo pelo qual o Cd induz a síntese de melatonina em plantas permanece desconhecido. Desafiamos mudas de arroz com Cd sob diferentes condições de luz e descobrimos que a luz contínua produzia os níveis mais altos de melatonina, enquanto a escuridão contínua falhava em induzir a produção de melatonina. A indução transcricional e translacional de triptofano descarboxilase contribuiu para a indução de melatonina à luz durante o tratamento com Cd, enquanto o nível de proteína do ácido cafeico O-metiltransferase (COMT) foi diminuído pelo tratamento com Cd. Em analogia, a atividade da enzima COMT foi inibida in vitro pelo Cd de maneira dependente da dose. Notavelmente, a síntese de melatonina induzida por Cd foi significativamente prejudicada pelo tratamento com um H₂ O₂ inibidor de produção (DPI) ou um eliminador de NO (cPTIO). A combinação de ambos os inibidores aboliu quase completamente a síntese de melatonina induzida por Cd, sugerindo uma necessidade absoluta de H₂ O₂ e não. No entanto, nem a serotonina nem a N-acetilserotonina (NAS) foram induzidas por H₂ O₂ sozinho. Em contraste, o NO induziu significativamente a produção de serotonina, mas não a produção de NAS ou melatonina. Isso indicou que a serotonina não entrou nos cloroplastos, onde a serotonina N-acetiltransferase (SNAT) é expressa constitutivamente. Isso sugere que a expressão de SNAT cloroplastídica evita o aumento da produção de melatonina após a exposição ao estresse, levando à manutenção de um nível de melatonina em estado estacionário dentro das células.