Identificação e validação de módulos de regulação pós-transcricional envolvidos no metabolismo de lignina em gramíneas

• Processo: 24/01685-1
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2024
• Data de Término da vigência: 31 de julho de 2026
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Botânica - Fisiologia Vegetal
• Acordo de Cooperação: CNPq
• Pesquisador responsável: Igor Cesarino
• Beneficiário: Igor Cesarino
• Instituição Sede: Instituto de Biociências (IB). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 21/06142-8 - Modificando o metabolismo fenólico: da descoberta de funções gênicas às biofábricas verdes, AP.BIOEN.JP2
• Bolsa(s) vinculada(s): 24/12357-5 - Identificação e validação de módulos de regulação pós-transcricional envolvidos no metabolismo de lignina em gramíneas, BP.JD
• Assunto(s): Lignina MicroRNAs Biologia de sistemas
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Lignina | miRNAs | parede celular secundária | Phenylpropanoides | Regulação pós-transcricional | Biologia de Sistemas

Resumo

Biomassa lignocelulósica é uma alternativa sustentável à complexa cadeia produtiva de petróleo, podendo ser processada em açúcares simples e compostos aromáticos que são convertidos em biocombustíveis e outros bioprodutos em biorefinarias. Neste contexto, o polímero aromático lignina, presente nas paredes secundárias que compõem a biomassa vegetal, é um grande gargalo pois dificulta o processamento e posterior conversão da lignocelulose em bioprodutos. Por isso, o metabolismo de lignina tem sido intensamente estudado e caracterizado, cujo conhecimento permite desenvolver estratégias de manipulação genética para a geração de biomassa otimizada para a bioeconomia. O metabolismo de lignina apresenta diversos aspectos, como regulação, biossíntese dos monômeros, transporte dos monômeros para a parede celular e polimerização. Por ser um investimento de carbono irrecuperável para a planta, a deposição de lignina deve ser precisamente regulada. Esta regulação acontece aos níveis epigenético, transcricional, pós-transcricional e pós-traducional. No entanto, existe uma lacuna no conhecimento do controle pós-transcricional da lignificação, especialmente em gramíneas C4. Portanto, o objetivo deste projeto é contribuir na elucidação dos mecanismos pós-transcricionais de regulação da lignificação em gramíneas C4, utilizando Setaria viridis como modelo. Para identificar possíveis módulos de regulação pós-transcricional, inicialmente será realizada uma análise integrada de micro-transcriptômica e degradômica em 4 órgãos de S. viridis contrastantes para a deposição de lignina. A partir da integração destes dados com a predição de interação miRNAs-genes-alvo, serão selecionados possíveis módulos de regulação entre miRNAs e genes envolvidos nos diferentes aspectos do metabolismo de lignina. Um total de 5 módulos serão selecionados para validação in vivo, que será realizada por meio de ensaios de expressão transiente em folhas de tabaco. Este trabalho será vinculado ao projeto Jovem Pesquisador Fase 2 (Processo Fapesp 2021/06142-8) e está totalmente alinhado aos seus objetivos de caracterizar mecanismos moleculares envolvidos na lignificação em gramíneas C4. Os resultados desse trabalho não somente contribuirão para um aprofundamento no conhecimento do metabolismo de lignina em gramíneas C4 mas também poderão auxiliar no desenvolvimento de estratégias biotecnológicas para engenharia genética da biomassa vegetal para a bioeconomia. (AU)