Caracterização funcional de SvUGTs potencialmente envolvidas na glicosilação de tricina em Setaria viridis

Resumo

A lignina é um polímero aromático abundantemente presente na parede celular secundária de plantas. Consequentemente, ela constitui uma parte significativa da biomassa vegetal. Devido a sua natureza recalcitrante, a lignina é considerada um obstáculo para a extração de açúcares fermentáveis para a produção de compostos derivados, os quais são cada vez mais considerados como alternativas sustentáveis e renováveis a combustíveis fósseis. Recentemente, a flavona tricina foi identificada como um monômero autêntico de lignina presente primariamente em gramíneas, onde atua como sítio de polimerização inciial. Dessa forma, a tricina pode ser um importante alvo para a bioengenharia de plantas visando a de-lignificação mais eficiente. Anteriormente, observamos que folhas e caules da gramínea C4 modelo Setaria viridis acumulam tricina em suas ligninas de forma muito contrastante, apesar de expressarem seus genes biossintéticos de forma semelhante. Dado o papel de UDP-glicosiltransferases (UGTs) no armazenamento de fenilpropanoides, hipotetizamos que essas proteínas possivelmente desempenham funções importantes na regulação da incorporação de tricina no polímero de lignina. Este projeto objetiva identificar e caracterizar SvUGTs envolvidas na glicosilação de tricina em Setaria viridis, uma gramínea C4 modelo usada em estudos de bioengenharia, e investigar seus papéis no controle da incorporação de tricina em polímeros de lignina. Inicialmente, será feita uma caracterização genome-wide da família SvUGT. Em seguida, genes das subfamílias UGT706 e 707, que foram previamente implicadas na glicosilação de flavonas e flavonols, preferencialmente expressos em caules, serão expressos em Escherichia coli, e as proteínas recombinantes serão caracterizadas quanto a suas capacidades de glicosilar tricina in vitro. O gene com os melhores parâmetros cinéticos serão superexpressos para avaliar suas funções in planta. As linhagens transgênicas resultantes serão caracterizadas quanto a parâmetros de biomassa, deposição de parede celular, incorporação de tricina em lignina e alterações no perfil fenólico. Por último, o efeito da superexpressão na recalcitrância da biomassa vegetal será avaliado usando ensaios de sacarificação. Este trabalho fornecerá não só conhecimentos inéditos sobre metabolismo de tricina e sua regulação, mas também alvos potenciais para estratégias de bioengenharia futuras.