Identificação de genes alvos regulados pelo fator de transcrição SHINE em monocotiledôneas

Resumo

Plantas com alto teor de biomassa lignocelulósica são consideradas boas fontes de matéria prima para a produção de etanol de segunda geração. Um dos principais gargalos ao utilizar-se a biomassa para a produção deste tipo de etanol é a lignina, um polímero abundante que faz parte da parede celular secundária, resultando em um material recalcitrante ao mesmo tempo que inibe o crescimento e fermentação de microorganismos no processo de produção de etanol de segunda geração. Neste cenário, plantas transgênicas com menor quantidade ou até mesmo uma diferente composição da lignina representam uma alternativa atraente para resolver os desafios impostos por este polímero. Entre muitos genes potencialmente adequados para a engenharia metabólica de lignina, fatores de transcrição (FTs) envolvidos com a biossíntese de lignina são alvos primários. Por outro lado, a maior parte dos conhecimentos sobre FTs e a biossíntese de lignina foram obtidos usando Arabidopsis como planta modelo. A função exercida por um FT na regulação de uma via metabólica pode ocorrer de maneira espécie-específica. Recentemente, um exemplo deste tipo de regulação espécie-específica foi mostrado na caracterização do FT SHINE (SHN). SHN corresponde a um FT membro da família do AP2, caracterizado funcionalmente em Arabidopsis e expresso em arroz. AtSHN mostrou diferente comportamento nestes dois modelos vegetais, sendo relacionado com a síntese de cera na cutina em Arabidopsis e como um regulador principal da síntese da parede celular secundária em arroz. As plantas de arroz transformadas para a superexpressão do gene AtSHN2, apresentaram a inibição da expressão de genes relacionados com a lignina e indução de genes envolvidos com a biossíntese de celulose. Até agora nada se sabe a respeito dos homólogos desta classe de FTs e seu papel na regulação da biossíntese de lignina em monocotiledôneas. Em uma abordagem de RNAseq realizada pelo grupo de pesquisa do Dr. Paulo Mazzafera, utilizando dois genótipos de cana (IACSP04-065 e IACSP04-627) contrastantes para teor de lignina, foi encontrado o homólogo do gene SHN em cana. De posse destes dados, foi iniciado em colaboração com o laboratório do Dr. Erich Grotewold (FAPESP 2012/20486-2) um ensaio de imunoprecipitação de cromatina (ChIP) em cana de açúcar com o objetivo de validar alvos de regulação do FT SHN em cana. Para isso, foi desenvolvido um anticorpo antiSHN que também foi desenhado para reconhecer proteínas SHN em outras monocotiledóneas, como milho e sorgo. O objetivo aqui é desvendar quais são os alvos do SHN em plantas monocotiledôneas utilizando como modelo espécies de impacto para a produção de biocombustível (cana de açúcar, milho e sorgo). Assim, os resultados aqui obtidos ajudarão na elucidação do papel exercido por este FT na construção da parede celular secundária em monocotiledóneas. Numa perspectiva em longo prazo, este FT poderá ser utilizado para manipular a lignina e biossíntese de celulose em plantas monocotiledóneas utilizadas para a produção de etanol de segunda geração. (AU)