Identificação e quantificação absoluta de fatores de transcrição envolvidos na biossíntese de lignina em colmos de cana-de-açúcar submetidos a estresse hídrico

Resumo

A cana-de-açúcar é uma importante cultura para a economia nacional, tanto por sua utilização na produção de açúcar como na produção de biocombustíveis, sendo o Brasil o principal produtor mundial da cultura. A crescente necessidade de reduzir gases de efeito estufa na atmosfera fez com que o apelo e a demanda por biocombustíveis aumentassem vertiginosamente. Pesquisas apontam o aumento exponencial da produção de bioetanol nos próximos anos apenas explorando a biomassa residual das usinas. Esse bagaço que sobra do processo da produção de açúcar e álcool é rico em cadeias carbônicas, principalmente a celulose. Melhorar a forma de disponibilização desse carbono para as leveduras é o desafio no momento. Outro desafio é desarranjar a parede eliminando ao máximo a lignina, a principal molécula que dificulta o processo fermentativo. Deste modo, entender como a via de biossíntese da lignina ocorre na parede celular dos colmos de cana-de-açúcar auxiliará na compreensão da modulação dos seus genes e futuramente na manipulação dos teores de monolignóis depositados, resultando em fenótipos com menor teor de lignina. A abordagem proteômica, nesse contexto, é de grande importância já que a maioria dos estudos em plantas tem enfoque transcricional. Correlacionar os dados de genômica/transcriptômica com as proteínas realmente expressas nas células do colmo, contribuirá para uma visão mais ampla dos processos envolvidos na lignificação da parede celular em cana-de-açúcar. Portanto, o objetivo do trabalho é, sob a ótica da proteômica, investigar o controle da formação da lignina em colmos de cana-de-açúcar provenientes de cultivares contrastantes em teores de lignina, empregadas em ambientes de déficit hídrico e adubação nitrogenada como sendo os principais moduladores da formação e polimerização da lignina. Experimentos já conduzidos no projeto associado a esta proposta, utilizando a fertilização de N em excesso e déficit hídrico, revelaram aproximadamente 2.000 proteínas não redundantes classificadas em diversas categorias funcionais. Particularmente, o estresse hídrico demonstrou ser mais eficiente na modulação da biossíntese da lignina, alterando a abundância de proteínas envolvidas no metabolismo de fenilpropanóides, aminoácidos e carbono. Como o principal objetivo é entender a regulação da lignina, nós direcionamos este trabalho para a identificação de fatores de trancrição (FTs) associados à biossíntese e polimerização de lignina. Para isto, propomos neste projeto o isolamento de proteínas nucleares para identificar e quantificar absolutamente a expression dessas proteínas. Através da aplicação da estratégia de "targeted proteomics", será possível monitorar FTs específicos. A quantificação precisa e acurada dessas proteínas são essenciais para se entender melhor as mudanças no conteúdo e composição da lignina do colmo durante a maturação e exposição a estresses ambientais. A colaboração internacional desta proposta surge como uma enorme contribuição para o desenvolvimento deste projeto. O isolamento de núcleo a partir de colmos para a condução de experimentos de proteômica e a implementação de de experimentos de "targeted proteomics" requerem pessoas especializadas e experientes nesses processos. Essas dificuldades encontradas aqui no Brasil, podem ser contornadas através da colaboração com o laboratório do Dr. David Muddiman, o qual possui comprovada experiências nesse ramo da proteômica. (AU)