Modificando o metabolismo fenólico: da descoberta de funções gênicas às biofábricas verdes

• Processo: 21/06142-8
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa BIOEN - Apoio a Jovens Pesquisadores - Fase 2
• Data de Início da vigência: 01 de junho de 2022
• Data de Término da vigência: 31 de maio de 2027
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Botânica - Fisiologia Vegetal
• Pesquisador responsável: Igor Cesarino
• Beneficiário: Igor Cesarino
• Instituição Sede: Instituto de Biociências (IB). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Município da Instituição Sede: São Paulo
• Pesquisadores associados: Aymerick Eudes ; Carla Cristina Polo ; José Carlos del Río Andrade ; Wagner Rodrigo de Souza
• Vinculado ao auxílio: 15/02527-1 - Desenvolvimento de sistemas-modelo em sorgo e uso da biologia de sistemas na elucidação dos mecanismos moleculares do metabolismo fenólico e de lignina em gramíneas, AP.BIOEN.JP
• Auxílio(s) vinculado(s): 24/01685-1 - Identificação e validação de módulos de regulação pós-transcricional envolvidos no metabolismo de lignina em gramíneas, AP.R
• Bolsa(s) vinculada(s): 25/21663-5 - Transformação genética da gramínea-modelo Setaria viridis, BP.TT; 25/06134-6 - Validação funcional de fatores de transcrição potencialmente envolvidos no metabolismo de lignina e tricina em Setaria viridis, BP.IC; 24/21413-6 - Caracterização funcional dos genes SvPRN1 e SvPRN2 na gramínea-modelo Setaria viridis e sua implicação na regulação da deposição de lignina, BP.DR; + mais bolsas vinculadas 24/22301-7 - Caracterização fenotípica de linhagens transgênicas da gramínea Setaria viridis silenciadas para lacases potencialmente envolvidas no processo de lignificação, BP.MS; 25/00956-4 - Caracterização funcional dos genes SvWRKY34 e SvPRN1 na gramínea-modelo Setaria viridis (L.) P.Beauv.: análise dos mecanismos de regulação de lignina, BP.PD; 24/20437-9 - Transformação genética da gramínea-modelo Setaria viridis, BP.TT; 24/10125-0 - Caracterização funcional da subfamília ALDEHYDE DEHYDROGENASE2B (ALDH2B) na gramínea-modelo Setaria viridis (L.) P.Beauv.: implicações no metabolismo fenólico, BP.DR; 24/07176-1 - Caracterização Funcional de Enzimas Flavona Sintase Envolvidas na Síntese de Tricina na Gramínea Modelo Setaria viridis (L.) p.Beauv, BP.DD; 24/08175-9 - Cana-de-açúcar como biofábricas verdes: engenharia metabólica de compostos aromáticos de alto valor, BP.PD; 23/12698-4 - Transformação genética da gramínea-modelo Setaria viridis, BP.TT; 22/09003-1 - Uma visão sistêmica do metabolismo fenólico e de lignina na gramínea modelo Setaria viridis, BP.DD; 22/12496-0 - Caracterização funcional de SvUGTs potencialmente envolvidas na glicosilação de tricina em Setaria viridis, BP.DR - menos bolsas vinculadas
• Assunto(s): Bioeconomia Engenharia metabólica Fenilpropanoide Lignina Bioenergia Gramíneas
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: bioeconomia | Engenharia metabólica | Fenilpropanóides | Gramíneas C4 | Lignina | Bioenergia

Resumo

Biomassa lignocelulósica constitue uma alternativa sustentável à complexa cadeia produtiva de petróleo, uma vez que pode ser processada em açúcares simples e compostos aromáticos que posteriormente são convertidos em biocombustíveis e bioprodutos. Neste contexto, a via do chiquimato/fenilpropanóides é um importante alvo biotecnológico, por ser fonte não apenas do polímero aromático lignina (considerado um grande gargalo para o processamento da biomassa nas biorefinarias) como também de metabólitos elegíveis como bio-substitutos de compostos aromáticos obtidos de fontes fósseis. Esse projeto pretende contribuir com pesquisa básica (novos conhecimentos) e aplicada (novos produtos) envolvendo a via do chiquimato/fenilpropanóides em gramíneas C4. O primeiro objetivo é realizar a caracterização funcional de cinco genes potencialmente envolvidos no metabolismo de lignina utilizando a gramínea C4 modelo Setaria viridis. Esses genes candidatos foram previamente selecionados durante o projeto JP1 Fapesp (2015/02527-1), em que análises transcriptômicas em larga escala seguidas de análises de co-expressão foram aplicadas em ferramentas-modelo desenvolvidas para facilitar o estudo do metabolism de lignina em gramíneas C4. Os genes foram escolhidos de forma a cobrir aspectos diversos do metabolismo de lignina, incluindo regulação transcricional, biossíntese, transporte de monolignóis e glicosilação de monolignóis. O segundo objetivo é impulsionar o status de cultura multipropósito da cana-de-açúcar por meio da bioengenharia da via do chiquimato/fenilpropanóides. Três estratégias são propostas, baseadas em metabólitos-alvo que representam compostos de alto valor comercial e cuja engenharia metabólica potencialmente afetará a deposição de lignina (e consequentemente facilitará o processamento da biomassa). Para ambas as partes do projeto, a expressão dos genes-alvo será modificada e as linhagens transgênicas resultantes serão caracterizadas com uma abordagem de fenotipagem ampla, incluindo análises anatômicas/estruturais, análises bioquímicas, transcriptômica em larga escala, determinação de perfis fenólicos e ensaios de sacarificação. Este projeto tem o potencial de não somente gerar conhecimento básico acerca do metabolismo de lignina em gramíneas C4 mas também, de gerar novas estratégias biotecnológicas de manipulação da via do chiquimato/fenilpropanóides para aplicações industriais. (AU)

Publicações científicas

(7)

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

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HE, FEIFEI; GAO, JING; ZHANG, JIAXIN; MA, RUICHEN; LYU, YULAN; CESARINO, IGOR; LI, ZHENG. Nutritional and antioxidant profiling reveals coffee cherry tea as a health-promoting ingredient retaining the nutraceutical properties of coffee husks. LWT-FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY, v. 227, p. 14-pg., 2025-07-01. (21/06142-8)