Proteomica revela aumento na abundância de enzimas glicolíticas e da fermantação etanólica em colmos de cana-de-açúcar no estádio desenvolvimento e acúmulo de sacarose

• Processo: 21/10030-0
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Publicações científicas - Artigo
• Data de Início da vigência: 01 de outubro de 2021
• Data de Término da vigência: 31 de março de 2022
• Área do conhecimento: Ciências Agrárias - Agronomia - Fitotecnia
• Pesquisador responsável: Carlos Alberto Labate
• Beneficiário: Carlos Alberto Labate
• Instituição Sede: Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz (ESALQ). Universidade de São Paulo (USP). Piracicaba , SP, Brasil
• Assunto(s): Cana-de-açúcar Glicólise Hipóxia Proteômica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: acumulo de sacarose | cana-de-açúcar | fermentação etanólica | glicólise | hipóxia | proteômica | Genética e Melhoramento de Plantas

Resumo

A cana-de-açúcar é uma cultura economicamente importante, contribuindo para a produção mundial de açúcar e etanol com 80% e 40%, respectivamente. Apesar de sua importância como principal cultura para a produção de açúcar, os mecanismos envolvidos na regulação do acúmulo de sacarose nos colmos da cana-de-açúcar ainda são pouco conhecidos. O objetivo deste trabalho foi comparar as alterações quantitativas de proteínas em entrenós juvenis e em maturação em três estádios de desenvolvimento da planta. A proteômica shotgun foi usada para obter o perfil de proteínas e quantificação nos entrenós 5 (I5) e 9 (I9) de plantas de 4, 7 e 10 meses de idade (4M, 7M e 10M, respectivamente). A razão I9/I5 foi usada para avaliar as diferenças na abundância de proteínas comuns em cada estágio de desenvolvimento do internódio I9 de plantas 4M mostraram aumentos estatisticamente significativos na abundância de várias enzimas da via glicolítica e proteoformas de álcool desidrogenase (ADH) e piruvato descarboxilase (PDC). Essas mudanças no conteúdo de enzimas foram seguidas por grandes aumentos de proteínas relacionadas ao transporte de O2, como hemoglobina 2, enzimas eliminadoras de ROS e enzimas envolvidas no sistema Ascorbato/Glutatione. Além disso, intermediários do ciclo do ácido tricarboxílico (TCA) foram reduzidos no I9-4M, indicando que o aumento na abundância de várias enzimas envolvidas na glicólise, ciclo da pentose fosfato e TCA, pode ser responsável por maior fluxo metabólico, reduzindo o conteúdo de seus metabólitos. Os resultados observados em I9-4M indicam que a hipóxia pode ser a principal causa do aumento do fluxo de glicólise e fermentação etanólica para fornecer ATP e poder redutor para o crescimento das plantas, mitigando a redução da respiração mitocondrial, devido à baixa disponibilidade de oxigênio no colmo. À medida que a planta amadurecia e a sacarose acumulava a altos níveis nos colmos, as proteínas envolvidas na glicólise, fermentação etanólica e metabolismo primário do carbono foram significativamente reduzidas. (AU)