Genômica dos dois principais componentes vegetais do chá da Ayahuasca (Banisteriopsis caapi e Psychotria viridis): desvendando a estrutura e evolução genômica, diversidade funcional, taxonômica e potencial enteógeno

• Processo: 22/15735-5
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de abril de 2023
• Data de Término da vigência: 31 de março de 2025
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Genética - Genética Vegetal
• Pesquisador responsável: Alessandro de Mello Varani
• Beneficiário: Alessandro de Mello Varani
• Instituição Sede: Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias (FCAV). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Jaboticabal. Jaboticabal , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Ana Paula de Moraes ; Douglas Silva Domingues ; Francisco Prosdocimi de Castro Santos ; Jesus Aparecido Ferro ; Saura Rodrigues da Silva ; Vitor Fernandes Oliveira de Miranda
• Assunto(s): Genômica comparativa Ayahuasca Banisteriopsis caapi Psychotria Diversidade funcional Metabolismo secundário Análise de sequência de DNA Biodiversidade Amazônia
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Biodiversidade Amazônica | dimetiltriptamina | genômica comparativa | inibidores de monoamina oxidase | metabolismo secundário de plantas | Plantas Sagradas | Genômica, Bioinformática, Comparação de genomas, Sequenciamento genético

Resumo

Mais de 20 anos depois do sequenciamento do genoma humano, a genômica constitui-se uma ciência amadurecida. Desde o surgimento das técnicas de Next Generation Sequencing (NGS), centenas de genomas de animais e plantas têm sido sequenciados e melhor compreendidos. Entretanto, esses estudos ainda têm um custo alto, demandando equipe treinada em genômica e bioinformática, envolvendo longo tempo de análise. Por isso, muitos organismos de interesse particular para determinados povos e culturas continuam sem ter seus genomas conhecidos e a nossa rica biodiversidade continua de certa forma inexplorada. O uso do chá de Ayahuasca consiste no principal ritual de diversas tribos indígenas amazônicas e sempre esteve relacionada à visão do mundo espiritual e à cura de males físicos e psíquicos. Recentemente, a ciência médica reconhece a importância de alguns dos componentes deste chá para o tratamento de doenças psiquiátricas crônicas, como Alzheimer, demência, transtorno bipolar, depressão, dentre outros. Neste projeto pretendemos sequenciar e analisar os genomas completos das duas plantas que constituem os principais componentes desse composto, com a finalidade de conhecer melhor a biologia genômica e funcional destas plantas. O chá da ayahuasca é composto através de uma preparação realizada a partir do cipó-Mariri, Banisteropsis caapi (Malpighiaceae) e das folhas da Chacrona, Psychotria viridis (Rubiaceae). Pretendemos gerar a sequência genômica e transcriptômica destas duas plantas através das plataformas PacBio Sequel IIe HiFi e Illumina HiC (Chromosome conformation capture). Com isso, almejamos iniciar a busca genômica nessas plantas de interesse cultural e medicinal, (i) montando e anotando os genomas nucleares e organelares, (ii) produzindo dados completos dos principais genes que produzem os compostos ativos nas vias de metabolismo secundário de ambas as plantas. Nesse caso, estudaremos a estrutura e evolução dos genes ligados às vias de produção de dimetiltriptamina (DMT) na Chacrona e metabolismo de alcaloides inibidores da Monoamina Oxidase no Mariri. São esses compostos que, unidos, produzem a experiência enteógena proporcionada pela bebida tradicional amazônica. Além disso, pretendemos ainda (iii) catalogar e identificar novos genes e enzimas possivelmente relacionados aos efeitos fitoterapêuticos e psicoativos desses enteógenos, (iv) realizar análises de genômica comparativa, funcional, estrutural e evolutiva destas plantas, com enfoque em eventos de paleopoliploidia, fracionamento, contração, e expansão, tanto de elementos transponíveis, como também de famílias gênicas de interesse sob ponto de vista evolutivo e funcional, (v) descrever marcadores moleculares para permitir o estudo populacional, fitogeográfico e filogenético dessas plantas. Vale notar que, do ponto de vista taxonômico, ainda há dúvidas na caracterização das espécies, uma vez que diversas comunidades tradicionais reconhecem espécies e morfotipos distintos para o Mariri. As coletas das amostras vegetais já foram realizadas e já dispomos de material armazenado em freezers -80oC, assim como DNA de alto peso molecular extraído e quantificado. Também apresentamos resultados preliminares de sequenciamento em PacBio HiFi, onde foi possível elucidar o genoma organelar da Chacrona e sugerir que esta planta pode apresentar um genoma poliploide. Esse projeto também é pautado no princípio ético de respeitar, exaltar e compreender a cultura indígena tradicional amazônica e de promover uma aliança fraterna entre a cultura tradicional ameríndia e a cultura científica. Portanto, esperamos gerar informações genômicas, evolutivas e funcionais inéditas para estas duas plantas que, apesar de serem pertencentes a nossa biodiversidade, foram pouco exploradas sob ponto vista molecular, genômico e taxonômico. (AU)

Publicações científicas

(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)

TRINCA, VITOR; SILVA, SAURA R.; ALMEIDA, JOAO V. A.; MIRANDA, VITOR F. O.; COSTA-MACEDO, JOSE V.; CARNAVAL, TATIANE K. B. A.; ARAUJO, DRAULIO B.; PROSDOCIMI, FRANCISCO; VARANI, ALESSANDRO M.. Unraveling the organellar genomic landscape of the therapeutic and entheogenic plant Mimosa tenuiflora: insights into genetic, structural, and evolutionary dynamics. FUNCTIONAL & INTEGRATIVE GENOMICS, v. 25, n. 1, p. 18-pg., 2025-12-01. (22/15735-5, 23/10314-4)

CHAVARRO-MESA, EDISSON; ALMEIDA, JOAO VICTOR DOS ANJOS; SILVA, SAURA R.; LOPES, SIMONE SANTOS; BARBOSA, JOSE BEETHOVEN FIGUEIREDO; OLIVEIRA, DANILO; CORREA, MARIA ALICE; MORAES, ANA PAULA; MIRANDA, VITOR F. O.; PROSDOCIMI, FRANCISCO; et al. The mitogenomic landscape of Banisteriopsis caapi (Malpighiaceae), the sacred liana used for ayahuasca preparation. GENETICS AND MOLECULAR BIOLOGY, v. 47, n. 2, p. 11-pg., 2024-01-01. (22/15735-5, 21/10639-5)