Análise e comparação de múltiplas redes metabólicas da cana-de-açúcar para desvendar os mecanismos do sistema imunológico da cana-de-açúcar

• Processo: 22/06109-3
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2022
• Data de Término da vigência: 30 de junho de 2023
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Genética - Genética Molecular e de Microorganismos
• Pesquisador responsável: Claudia Barros Monteiro Vitorello
• Beneficiário: Thais Carolina da Silva Dal Sasso
• Instituição Sede: Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz (ESALQ). Universidade de São Paulo (USP). Piracicaba , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 16/17545-8 - Contribuição de genes, genomas e elementos de transposição na interação entre plantas e micro-organismos: estudo de caso em cana-de-açúcar, AP.BIOEN.TEM
• Assunto(s): Interação planta-patógeno Sistema imune Cana-de-açúcar Sporisorium scitamineum Leifsonia xyli Xanthomonas Redes biológicas
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: cana-de-açúcar | Leifsonia xyli | Redes Biológicas | Sistema Imune | Sporisorium scitamineum | Xanthomonas albilineas | Genética da Interação Planta-Patógeno

Resumo

Este plano de trabalho é parte integrante do projeto temático FAPESP intitulado "RGAs sugarcane expression profile during infection with various pathogens". O projeto objetivou a criação de um banco de dados de análogos de genes de resistência (RGAs) em cana-de-açúcar a partir da combinação de dados que foram originados por diferentes plataformas de sequenciamento de nova geração, e também dados provenientes de bancos públicos. Os resultados obtidos neste trabalho foram publicados no jornal BMC Genomics com o título "Genome survey of resistance gene analogs in sugarcane: genomic features and differential expression of the innate immune system from a smut-resistant genotype". O banco de dados "Sugarcane Orthologs of Resistance Database (SORD)" está disponível para acesso pelo link http://amos.esalq.usp.br/sord/.Em seguida, a partir do entendimento que organismos vivos podem ter suas redes metabólicas modeladas com base na teoria dos grafos, e a integração dessas redes com dados ômicos se mostra como uma importante estratégia para esclarecer as relações entre genótipo e fenótipo, uma rede de interação proteína-proteína com base no modelo Arabidopsis thaliana com informações obtidas a partir dos bancos de dados KEGG, BioGRID, e STRING, foi construída para ortólogos em cana-de-açúcar. Esse trabalho foi publicado no Frontiers in Plant Pathology (Plant Systems and Synthetic Biology) com o título "Arabidopsis-based dual-layered biological network analysis elucidates fully modulated pathways related to sugarcane resistance on biotrophic pathogen infection". O método desenvolvido revelou eventos de modulação do metabolismo da cana-de-açúcar durante a interação com o carvão. Ainda, os dados sobre a distribuição genômica dos RGAs no genoma da cana de açúcar também inseridos na rede, revelaram módulos de co-expressão entre RGAs específicos induzidos na variedade resistente e o metabolismo de açúcar. Esse novo projeto tem como objetivo, incluir uma nova camada de análise comparando os eventos moleculares durante a interação cana-Sporisorium scitamineum com dados obtidos no contexto do projeto temático (2016/17545-8) "Genes, Genomes & Transposable Elements contribution to plant-microbe interaction: a sugarcane study case" sob coordenação geral da Profa. Marie-Anne Van Sluys. Em condições similares, foram obtidos dados de RNAseq para infecção com outros patógenos de cana, Leifsonia xyli subsp. xyli e Xanthomonas albilineans, e um endofítico Gluconacetobacter diazotrophicus. Os dados serão tratados da mesma forma como anteriormente descrito nos artigos publicados, e inseridos na rede de forma a verificar a sobreposição de expressão diferencial entre variedades resistentes e susceptíveis para os microorganismos com relação aos RGAs e as vias do metabolismo que são ativadas ou reprimidas durante a interação. Espera-se que as comparações através do alinhamento de redes evidenciem as divergências do sistema imunológico entre os genótipos de cana-de-açúcar e a infecção com diferentes patógenos. (AU)