Degradação da parede celular em raízes de cana-de-açúcar

Resumo

O desenvolvimento do processo de produção de etanol a partir de lignocelulose de cana-de-açúcar requer um passo denominado de pré-tratamento, que consiste em tornar a biomassa mais acessível à ação de enzimas hidrolíticas que atacam a parede celular. Processos químicos (tratamento com álcalis, ácidos) e físicos (explosão a vapor p.ex.) podem ser usados. Para a hidrólise, enzimas de microrganismos têm sido consideradas as principais candidatas a serem utilizadas no processo. Há inclusive diversas propostas de utilização de técnicas de biologia molecular para a inclusão dos genes de microrganismos nas plantas para que estas sejam capazes de hidrolisar suas próprias paredes celulares. O presente projeto propõe a utilização de sistemas inerentes à planta para a obtenção de um pré-tratamento biológico. Há diversas situações em que as plantas são capazes de degradar suas próprias paredes celulares e esses processos são relacionados ao amadurecimento de frutos, mobilização de reserva em sementes e formação de aerênquimas. Nos casos do arroz e milho, aerênquimas são produzidos nas raízes e, nestes sistemas já foi visto que as paredes celulares são degradadas. Porém a degradação de parede nestes sistemas ainda não foi completamente caracterizada. No caso da cana-de-açúcar, fizemos uma investigação preliminar e verificamos que as raízes produzem aerênquima que ocorrem com a completa degradação das paredes celulares. Além disso, em cana-de-açúcar, vários genes relacionados ao metabolismo da parede celular já foram detectados e mais recentemente, a estrutura química dos polissacarídeos de parede foi determinada por nosso grupo. Neste contexto, a presente proposta tem como objetivo compreender os mecanismos que envolvem a rede de sinalização metabólica e gênica ao longo da degradação da parede celular durante o processo de formação do aerênquima em raízes de cana-de-açúcar. Para atingir este objetivo, a formação do aerênquima será caracterizada com maior profundidade. As alterações na composição e estrutura da parede celular serão acompanhadas com análises químicas e de imunolocalização, realizando a caracterização de hidrolases da parede celular, bem como dos genes correspondentes a estas atividades. Será também estudada a sinalização por hormônios vegetais (etileno e auxina) no processo de formação do aerênquima pela detecção destes nos tecidos ou ainda indiretamente através a expressão de genes relacionados ao metabolismo. A perspectiva da proposta é a produção de dados que permitam desenhar estratégias para o desenvolvimento do pré-tratamento biológico, de forma a auxiliar na produção do etanol de segunda geração a partir de cana-de-açúcar. (AU)