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O ABC da lignificação: busca por Transportadores ABC potencialmente envolvidos na deposição de lignina em Setaria viridis (l.) P.Beauv

Processo: 19/14604-1
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
Vigência (Início): 01 de abril de 2020
Vigência (Término): 31 de dezembro de 2020
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Botânica - Fisiologia Vegetal
Pesquisador responsável:Igor Cesarino
Beneficiário:Leydson Gabriel Alves de Lima
Instituição-sede: Instituto de Biociências (IB). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
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
Assunto(s):Lignina

Resumo

As paredes celulares secundárias são responsáveis pela maior parte da biomassa vegetal e, como são compostas principalmente por polissacarídeos, constituem uma fonte promissora de açúcares fermentáveis para a produção de biocombustíveis e biomateriais. Entender o metabolismo de lignina tornou-se atrativo, visto que este polímero é o principal fator que impede o processamento eficiente da biomassa vegetal nas biorrefinarias. Apesar do significativo conhecimento recentemente gerado acerca da biossíntese dos monômeros de lignina (os chamados monolignóis), pouco se sabe sobre como esses monômeros são transportados do citoplasma, onde são produzidos, para o apoplasto, onde serão primeiramente oxidados antes de participarem do processo de polimerização. Até hoje, apenas um gene que codifica um transportador de um monolignol específico foi identificado e caracterizado na eudicotiledônea modelo Arabidopsis thaliana, pertencendo à família de transportadores ABC. Portanto, existe uma importante lacuna no conhecimento do metabolismo de lignina no que tange ao transporte de monolignóis para a parede celular. Tal lacuna se torna ainda mais significativa em gramíneas, que apresentam particularidades na estrutura e composição da lignina não encontradas em espécies eudicotiledôneas. Este projeto propõe caracterizar identificar os membros da família ABC potencialmente envolvidos no processo de lignificação na gramínea modelo Setaria viridis. Para tal, uma abordagem transcriptômica em três etapas será inicialmente aplicada: i) analisando o banco de co-expressão PLANET; ii) analisando um dataset de RNAseq do entrenó em processo de alongamento de S. viridis; e iii) por meio de RT-qPCR utilizando tecidos contrastantes para a deposição de lignina. Os genes que forem co-expressos com genes biossintéticos de lignina, apresentarem padrão de expressão compatível com a deposição de lignina no entrenó e apresentarem alta expressão em tecidos em ativa lignificação serão posteriormente avaliados i) quanto à ao seu controle por fatores de transcrição que são reconhecidamente reguladores da deposição de parede secindária por meio de ensaios de transativação em protoplastos de S. viridis, e ii) quanto à expressão tecido-específica por meio de hibridização in situ, para verificar se sua expressão ocorre em tipos celulares em que o processo de lignificação é bastante ativo. A identificação de transportadores envolvidos no processo de lignificação em S. viridis contribuirá não somente para preencher uma lacuna de conhecimento do metabolismo fenólico em gramíneas, mas também para potencializar futuras estratégias biotecnológicas a fim de melhorar o processamento da biomassa vegetal.