Análise integrativa de sistemas para o estudo de redes de regulação da expressão gênica relacionadas à produção de biomassa em microalgas

Resumo

Os desafios socioeconômicos e ambientais associados com o uso de combustíveis fósseis, com o aumento na demanda energética global e com os elevados níveis de poluentes do ar e da água, podem ser enfrentados através do desenvolvimento da produção sustentável de energia limpa e químicos. A integração da biorremediação e produção de biomassa renovável baseado no uso de microalgas aparece como um caminho sustentável promissor para a produção de bioenergia e químicos. Mesmo com os avanços no cultivo de microalgas, a geração de biomassa para produção massiva de combustíveis e químicos é ainda limitante. Portanto, uma melhor compreensão é necessária sobre como as mudanças nos fatores ambientais, tais como fonte de carbono, nutrientes e luz afetam a composição e acumulação de biomassa microalgal. Estímulos externos abióticos (ex. temperatura, luminosidade, CO2) podem induzir alterações fenotípicas que são controladas por mudanças nas redes de regulação gênica (ex., ajustes nos perfis transcricionais, reajuste de redes). A identificação decomponente das redes de regulação gênica (GRNs), incluindo elementos regulatórios cis e trans, e a concomitante quantificação de transcritos gênicos, proteínas e metabólitos com resolução temporal é de crucial importância para compreendermos as reais estruturas das redes regulatórias e seu comportamento dinâmico. Portanto, na presente proposta, objetivamos gerar e integrar dados multiômicos em uma abordagem com resolução temporal de biologia de sistemas para elucidar, em microalgas Chlamydomonas reinhardtii, GRNsenvolvidas no controle de respostas celulares a privação de nitrogênio e estresse salino sob condições de fotoautotrofia e mixotrofia. Tal abordagem nos permitirá desvendar as subredes biológicas e regulatórias responsáveis pelo controle da produção de biomassa e pelo acúmulo de químicos de interesse biotecnológico. Os dados gerados serão úteis para o modelamento teórico e simulações e servirão como uma base para o desenvolvimento de aplicações de engenharia metabólica e biologia sintética em microalgas, com possibilidades futuras de extensão a linhagens de plantas terrestres e leveduras. (AU)