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Identificação de genes alvos regulados pelo fator de transcrição SHINE em monocotiledôneas

Processo: 14/23017-9
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Programa BIOEN - Apoio a Jovens Pesquisadores
Vigência (Início): 01 de novembro de 2014
Vigência (Término): 31 de outubro de 2017
Área do conhecimento:Ciências Agrárias - Agronomia - Fitotecnia
Pesquisador responsável:Michael dos Santos Brito
Beneficiário:Michael dos Santos Brito
Instituição-sede: Instituto Agronômico (IAC). Agência Paulista de Tecnologia dos Agronegócios (APTA). Secretaria de Agricultura e Abastecimento (São Paulo - Estado). Campinas , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:14/08468-4 - Identificação de genes alvos regulados pelo fator de transcrição SHINE em monocotiledôneas, AP.BIOEN.JP
Assunto(s):Lignina   Monocotiledôneas   Biomassa   Fatores de transcrição   Arabidopsis

Resumo

Plantas com alto teor de biomassa lignocelulósica são consideradas boas fontes de matéria prima para a produção de etanol de segunda geração. Um dos principais gargalos ao utilizar-se a biomassa para a produção deste tipo de etanol é a lignina, um polímero abundante que faz parte da parede celular secundária, resultando em um material recalcitrante ao mesmo tempo que inibe o crescimento e fermentação de micro-organismos no processo de produção de etanol de segunda geração. Neste cenário, plantas transgênicas com menor quantidade ou até mesmo uma diferente composição da lignina representam uma alternativa atraente para resolver os desafios impostos pela lignina. Entre muitos genes potencialmente adequados para a engenharia metabólica de lignina, fatores de transcrição (FTs) envolvidos com a biossíntese de lignina são alvos primários. Por outro lado, a maior parte dos conhecimentos sobre FTs e a biossíntese de lignina foram obtidos usando Arabidopsis como planta modelo. Conforme publicado anteriormente, a função exercida por um FT na regulação de uma via metabólica pode ocorrer de maneira espécie-específica. Recentemente, um exemplo deste tipo de regulação espécie-específica foi mostrada na caracterização do FT SHINE (SHN). SHINE corresponde a um FT membro da família do AP2, caracterizado tanto em Arabidopsis quanto em arroz. SHN mostrou diferentes funções nestes dois modelos vegetais , sendo relacionado com a síntese de cera na cutina em Arabidopsis e como um regulador principal da síntese da parede celular secundária em arroz. Foi mostrado, que as plantas de arroz que com a superexpressão do gene AtSHN2 , apresentaram a inibição da expressão de genes relacionados com a lignina e indução de genes envolvidos com a biossíntese de celulose . Até agora nada se sabe a respeito desta classe de FTs e seu papel na regulação da biossíntese de lignina em outras monocotiledôneas como cana de açúcar, sorgo ou milho. Em uma abordagem de RNAseq realizada pelo grupo de pesquisa do Dr. Paulo Mazzafera, utilizando dois genótipos de cana contrastantes para teor de lignina, foi encontrado o homólogo do gene SHN em cana. De posse destes dados, foi iniciado em colaboração com o laboratório do Dr. Erich Grotewold (FAPESP 2012/20486-2) um ensaio de imunoprecipitação de cromatina (ChIP) em cana de açúcar com o objetivo de validar alvos de regulação do FT SHN em cana. Para isso, foi desenvolvido um anticorpo antiSHN que também foi desenhado para reconhecer proteínas SHN em outras monocotiledóneas , como o milho e sorgo . O objetivo aqui é desvendar quais são os alvos do SHN em plantas monocotiledôneas( cana de açúcar, milho e sorgo ). Assim, os resultados aqui obtidos serão comparados com os anteriormente obtidos em arroz, para decifrar o papel deste FT na construção da parede celular secundária em monocotiledóneas. Numa perspectiva em longo prazo, este FT poderá ser utilizado para manipular a lignina e biossíntese de celulose em plantas monocotiledóneas utilizadas para a produção de etanol de segunda geração. (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)
BOER MARTINS, ALEXANDRE PALMA; BRITO, MICHAEL DOS SANTOS; MAYER, JULIANA LISCHKA S.; PORTILLA LLERENA, JUAN PABLO; OLIVEIRA, JASMIM FELIPE; TAKAHASHI, NATALIA CONGALVES; CARLIN, SAMIRA DOMINGUES; ALINE FLORES BORGES, DENISELE NEUZA; ANDRADE, LARISSA MARA; PEIXOTO-JUNIOR, RAFAEL FAVERO; DE SOUZA GOLDMAN, MARIA HELENA; MAZZAFERA, PAULO; CRESTE, SILVANA; NOBILE, PAULA MACEDO. Ectopic expression of sugarcane SHINE changes cell wall and improves biomass in rice. BIOMASS & BIOENERGY, v. 119, p. 322-334, DEC 2018. Citações Web of Science: 1.
CESARINO, IGOR; SIMOES, MARCELLA SIQUEIRA; BRITO, MICHAEL DOS SANTOS; FANELLI, AMANDA; SILVA, TATIANE DA FRANCA; ROMANEL, ELISSON. Building the wall: recent advances in understanding lignin metabolism in grasses. ACTA PHYSIOLOGIAE PLANTARUM, v. 38, n. 11 NOV 2016. Citações Web of Science: 8.

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