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

Resumo

A pesquisa acerca do metabolismo de lignina se tornou um importante foco no campo da bioenergia após diversos estudos mostrarem que este biopolímero é o principal fator que dificulta o processamento efetivo da biomassa vegetal em biocombustíveis e outros produtos, fato conhecido como recalcitrância da biomassa. Apesar dos avanços recentes, a maior parte do nosso conhecimento sobre a formação da parede celular e do metabolismo de lignina em plantas é derivada de estudos com plantas-modelo dicotiledôneas. Entretanto, os mecanismos moleculares que controlam os mais diversos aspectos do metabolismo de lignina em gramíneas, como biossíntese, regulação transcricional e polimerização permanecem pouco conhecidos, apesar da enorme importância econômica deste grupo de plantas. Portanto, existe uma significativa demanda por estudos sistemáticos que ajudem a desvendar características específicas do metabolismo de lignina e de deposição de parede celular secundária em gramíneas. Este projeto propõe o desenvolvimento de sistemas-modelo em sorgo e sua utilização em uma estratégia de biologia de sistemas focada em transcriptômica e metabolômica para correlacionar mudanças na composição da parede celular secundária com variações de expressão gênica, de modo a permitir a identificação de genes envolvidos nos mais diversos aspectos da deposição de parede celular secundária em gramíneas, com especial foco no metabolismo fenólico e de lignina. Os sistemas a serem desenvolvidos são: i) sistema de um único entrenó em processo de alongamento, e ii) sistema de células em suspensão em que a deposição de lignina e/ou diferenciação de elementos traqueais podem ser induzidas. Estes sistemas serão caracterizados quanto à deposição de lignina e perfis fenólicos e posteriormente utilizados em análise de expressão gênica em larga escala por RNAseq. Finalmente, os dados gerados pelo RNAseq serão utilizados para gerar redes de co-expressão e um banco de dados de genes co-expressos, de forma a identificar genes candidatos a desempenhar um função na formação de parede celular secundária e deposição de lignina em sorgo. O conhecimento gerado será importante para o desenvolvimento de futuras estratégias biotecnológicas racionais para diminuição da recalcitrância da biomassa vegetal em culturas de bioenergia, como a cana-de-açúcar. (AU)