Bases bioquímicas e moleculares da rede metabólica de diterpenos, compostos bioativos e naturais de cafeeiros

• Processo: 17/01455-2
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2017
• Data de Término da vigência: 03 de março de 2020
• Área de conhecimento: Ciências Agrárias - Agronomia
• Pesquisador responsável: Douglas Silva Domingues
• Beneficiário: Suzana Tiemi Ivamoto
• Instituição Sede: Instituto de Biociências (IB). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Rio Claro. Rio Claro , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 16/10896-0 - A sinalização do ácido hexanóico pode modular o transcriptoma, metaboloma e o desenvolvimento de patógenos no cafeeiro?, AP.JP
• Assunto(s): Cromatografia líquida de alta pressão Cromatografia gasosa-espectrometria de massas Transcriptômica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: cafestol | Caveol | Gc-Ms | Hplc | p450 | Transcriptômica | Metabolismo especializado de plantas cultivadas

Resumo

O café é uma das commodities mais importantes para países de clima tropical e uma das bebidas mais consumidas no mundo, da qual o Brasil ocupa uma posição de destaque e é o maior produtor e exportador. Os diterpenos são componentes fundamentais para os processos de desenvolvimento das plantas e defesa contra insetos, patógenos e outros estresses ambientais. Muitos deles são também utilizados pelas indústrias farmacêuticas e de cosmética devido às suas propriedades nutracêuticas. Mais especificamente, os diterpenos cafestol (CAF) e caveol (KAH) são compostos provenientes do metabolismo exclusivo e especializado do gênero Coffea. Recentemente, em uma análise bioquímica de diterpenos, o nosso grupo de pesquisa detectou pela primeira vez, a presença exclusiva de KAH em raízes de cafeeiro, além de sua conhecida presença em frutos. A presença desses diterpenos em frutos e raízes pode indicar uma possível relação desses compostos tanto com os mecanismos de defesa vegetais, como nas características sensoriais da bebida (aroma e sabor). Apesar da sua importância, estudos que relacionem os mecanismos genéticos e bioquímicos envolvidos no processo de biossíntese de CAF e KAH são ainda incipientes, o que limita a nossa capacidade de compreender a importância ecológica, agronômica e industrial desses compostos. Foi também demonstrado recentemente em plantas que a aplicação de ácido hexanoico pode aumentar a produção de mevalonato, um composto precursor de CAF e KAH. Este projeto tem por objetivo integrar análises de genômica funcional, análise bioquímica de enzimas e determinação do perfil metabólico desses diterpenos, para identificar a rede metabólica envolvida na rota de biossíntese de CAF e KAH em cafeeiros. Com base no conhecimento dos genes desta via, utilizaremos a aplicação exógena do composto antimicrobiano ácido hexanóico para modular o perfil transcricional dos genes envolvidos na via de biossíntese dos diterpenos em folhas e raízes de café arábica e investigar o impacto desta modulação na biossíntese de CAF e KAH. Os resultados deste estudo irão contribuir para a compreensão das bases moleculares e funções biológicas provenientes de metabolismo especializado do cafeeiro, e propiciar o conhecimento fundamental para a produção de plantas com teores desejáveis de diterpenos, qualidade superior de bebida e controle de doenças sem fontes de alta resistência no cafeeiro.

Publicações científicas

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(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)

BABA, VIVIANE Y.; POWELL, ADRIAN F.; IVAMOTO-SUZUKI, SUZANA T.; PEREIRA, LUIZ F. P.; VANZELA, ANDRE L. L.; GIACOMIN, RENATA M.; STRICKLER, SUSAN R.; MUELLER, LUKAS A.; RODRIGUES, ROSANA; GONCALVES, LEANDRO S. A.. Capsidiol-related genes are highly expressed in response to Colletotrichum scovillei during Capsicum annuum fruit development stages. SCIENTIFIC REPORTS, v. 10, n. 1, JUL 21 2020. (17/01455-2)

BABA, VIVIANE YUMI; BRAGHINI, MASAKO TOMA; DOS SANTOS, TIAGO BENEDITO; DE CARVALHO, KENIA; MOURA SOARES, JOAO DANILLO; IVAMOTO-SUZUKI, SUZANA TIEMI; MALUF, MIRIAN P.; PADILHA, LILIAN; PACCOLA-MEIRELLES, LUZIA D.; PEREIRA, LUIZ FILIPE; et al. Transcriptional patterns of Coffea arabica L. nitrate reductase, glutamine and asparagine synthetase genes are modulated under nitrogen suppression and coffee leaf rust. PeerJ, v. 8, JAN 3 2020. (17/01455-2, 16/10896-0)

SILVA, NATACHA; IVAMOTO-SUZUKI, SUZANA TIEMI; CAMARGO, PAULA OLIVEIRA; ROSA, RAISSA SCALZONI; PROTASIO PEREIRA, LUIZ FILIPE; DOMINGUES, DOUGLAS SILVA. Low-Copy Genes in Terpenoid Metabolism: The Evolution and Expression of MVK and DXR Genes in Angiosperms. PLANTS-BASEL, v. 9, n. 4, APR 2020. (17/01455-2, 16/10896-0)

BUDZINSKI, ILARA G. F.; CAMARGO, PAULA O.; ROSA, RAISSA S.; CALZADO, NATALIA F.; IVAMOTO-SUZUKI, SUZANA T.; DOMINGUES, DOUGLAS S.. Transcriptome Analyses of Leaves Reveal That Hexanoic Acid Priming Differentially Regulate Gene Expression in Contrasting Coffea arabica Cultivars. FRONTIERS IN SUSTAINABLE FOOD SYSTEMS, v. 5, OCT 25 2021. (16/10896-0, 17/01455-2)