Caracterização funcional da subfamília ALDEHYDE DEHYDROGENASE2B (ALDH2B) na gramínea-modelo Setaria viridis (L.) P.Beauv.: implicações no metabolismo fenólico

• Processo: 24/10125-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de dezembro de 2024
• Data de Término da vigência: 31 de outubro de 2027
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Botânica - Fisiologia Vegetal
• Pesquisador responsável: Igor Cesarino
• Beneficiário: Gabriel Garon Carvalho
• Instituição Sede: Instituto de Biociências (IB). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 21/06142-8 - Modificando o metabolismo fenólico: da descoberta de funções gênicas às biofábricas verdes, AP.BIOEN.JP2
• Assunto(s): Aldeído desidrogenase Gramíneas Lignina Setaria viridis Biologia molecular
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Aldeído desidrogenase | Benzenoides | gramineas | Lignina | Setaria viridis | Biologia molecular

Resumo

O metabolismo fenólico é uma fonte importante de metabólitos especializados com funções essenciais para as plantas. Dentre seus principais produtos, destacam-se a lignina, um biopolímero depositado nas paredes secundárias que confere rigidez mecânica aos tecidos de suporte e que impermeabiliza os vasos do xilema, e os benzenoides, ácidos carboxílicos aromáticos com funções no desenvolvimento vegetal e nas respostas das plantas ao ambiente. No escopo da bioeconomia, a lignina é o principal gargalo na conversão de biomassa vegetal em biocombustíveis e outros biomateriais. Portanto, um melhor entendimento acerca do metabolismo fenólico e de lignina é essencial para o desenvolvimento de culturas otimizadas para a bioeconomia. A superfamília Aldeído Desidrogenase (ALDH) é formada por enzimas envolvidas no metabolismo de aldeídos, convertendo-os em seus respectivos ácidos carboxílicos. Alguns membros da subfamília ALDH2 são capazes de metabolizar aldeídos fenólicos considerados intermediários na biossíntese de lignina, enquanto outros estão envolvidos no metabolismo de benzenoides. No entanto, a importância de membros da subfamília ALDH2 no metabolismo de fenólicos permanece pouco explorada. Pouquíssimos genes que codificam ALDH2s foram devidamente caracterizados, e majoritariamente sem a utilização de genética reversa. Ademais, a biossíntese de benzenoides permanece pouco compreendida, especialmente em gramíneas. O objetivo deste projeto é identificar e caracterizar os genes da subfamília ALDH2B envolvidos no metabolismo de aldeídos fenólicos na gramínea modelo Setaria viridis, com especial atenção àqueles envolvidos no metabolismo de benzenoides. Primeiramente, o padrão de expressão dos genes em diferentes tecidos e tipos celulares de S. viridis será determinado por RT-qPCR e ensaios de hibridização in situ. Enzimas recombinantes serão produzidas em Escherichia coli e purificadas para a realização de ensaios enzimáticos in vitro, a fim de determinar a sua capacidade de metabolizar aldeídos fenólicos. Finalmente, a função dos genes ALDH2B in planta será avaliada por meio da sua superexpressão em S. viridis. As linhagens transgênicas serão caracterizadas em termos de parâmetros de biomassa, deposição de parede secundária e lignina, e mudanças nos perfis metabolômicos. Os dados gerados neste projeto serão importantes não somente para contribuir para um melhor entendimento do metabolismo fenólico em gramíneas, mas também para possíveis estratégias biotecnológicas focadas no aproveitamento da biomassa vegetal.