Engenharia metabólica aplicada à elucidação da via biossintética e produção sustentável de triterpenos quinonametídeos via expressão heteróloga em Saccharomyces cerevisiae

• Processo: 21/05646-2
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de abril de 2022
• Data de Término da vigência: 31 de outubro de 2025
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Orgânica
• Pesquisador responsável: Maysa Furlan
• Beneficiário: Otávio Aguiar de Souza
• Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Araraquara. Araraquara , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 13/07600-3 - CIBFar - Centro de Inovação em Biodiversidade e Fármacos, AP.CEPID
• Bolsa(s) vinculada(s): 23/04093-5 - Produção heteróloga em larga escala do ácido populnínico no sistema Nicotiana benthamiana via biossíntese combinatória usando enzimas P450 e o substrato ácido maitenoico, BE.EP.DR
• Assunto(s): Química de produtos naturais Química verde Biologia sintética Triterpenos Saccharomyces cerevisiae Maytenus Oxirredutases Citocromo P-450 Engenharia metabólica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Biologia Sintetica | Citocromo P-450 | Engenharia metabólica | Oxidorredutases | Química de Produtos Naturais | Química Verde | Química dos Produtos Naturais

Resumo

Dentre as classes de metabólitos secundários produzidos por plantas, os triterpenos têm atraído especial atenção devido ao seu grande potencial biológico. Os triterpenos quinonametídeos (QMTs), marcadores químicos da família Celastraceae, são potentes antitumorais e antioxidantes. Estudos biossintéticos de QMTs em plantas jovens de Maytenus ilicifolia demonstraram que, nessa espécie, sua produção ocorre em pequena quantidade nas cascas das raízes. Os principais QMTs bioativos presentes nesta espécie são a pristimerina e maitenina, substâncias com várias atividades biológicas, como antifúngica e antitumoral. Estudos prévios realizados pelo nosso grupo indicaram que na primeira etapa da via metabólica dos QMTs ocorre a ciclização do 2,3-epoxidoesqualeno, catalisada por uma oxidosqualeno ciclase (OSC - friedelina sintase) levando ao primeiro precursor, friedelina, um triterpeno encontrado nas folhas de M. ilicifolia, e que foi alvo de estudos de clonagem, mutações sítio-dirigidas e expressão heteróloga em Saccharomyces cerevisiae para aumento de sua produção. Em seguida, nosso grupo identificou os genes da enzima oxidorredutase do tipo citocromo P450 (CYPs) envolvida na oxidação da friedelina a ácido maitenoico, segundo intermediário na biossíntese do QMTs. Entretanto, as etapas de oxidação subsequentes e as respectivas CYPs que conduzem à formação dos QMTs permanecem como uma proposta biogenética. Assim, o presente projeto visa dar continuidade a essa proposta e elucidar a via biossintética dos QMTs possibilitando a produção sustentável dos mesmos. Para tanto, as sequências codificadoras (cds) de CYPs clonadas de M. ilicifolia serão expressas individualmente e em diferentes combinações em S. cerevisiae metabolicamente modificada. A partir de impressões digitais metabolômicas, as substâncias produzidas das diferentes linhagens serão analisadas e terão a identidade confirmada por técnicas espectrométricas e espectroscópicas e ferramentas estatísticas multivariadas e computacionais. (AU)