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
• Vigência: 01 de junho de 2022 - 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
• 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
• Bolsa(s) vinculada(s): 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
• 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)