Nutrientes da dieta e metabólitos influenciando o epigenoma bovino, a reprodução, a saúde e a produção de alimentos.

Resumo

A segurança alimentar é uma preocupação da humanidade ao longo da história. Em todas as épocas, as sociedades humanas lutaram para garantir que todas as pessoas tivessem acesso a refeições suficientes para levar uma vida ativa e saudável. Os modernos sistemas de produção agrícola e pecuária aumentaram drasticamente a produção de alimentos nos últimos anos, e ajudaram milhões de humanos a terem acesso a alimentos e também a alimentar seus animais de produção. No entanto, a fome ainda é um grande problema e estima-se que existam cerca de 1 bilhão de humanos sofrendo de privação de alimentos. A carne bovina e o leite são alimentos altamente nutritivos, e entender os mecanismos epigenéticos que controlam sua produção pelos bovinos pode ajudar a mitigar esse problema. Uma área de estudo emergente e inovadora, que pode revolucionar a saúde e a produção animal, é a regulação metabólica da expressão gênica por meio de acilações das histonas. Além de seus papeis canônicos como fornecedores de energia, nutrientes ou metabólitos - obtidos da dieta ou gerados intracelularmente em reações químicas no metabolismo intermediário (por exemplo, beta-hidroxibutirato, lactato, propionato, butirato, acetato, crotonato, etc.) - foram descobertos serem capazes de doar um radical para gerar uma marca epigenética correspondente. Essa diversidade de marcas regulam a expressão gênica e modulam todos os processos biológicos (por exemplo: crescimento, reprodução, lactação, envelhecimento, imunidade, cognição, reparo de DNA, etc.). No entanto, os mecanismos pelos quais várias acilações das histonas afetam o epigenoma e a fisiologia dos bovinos ainda estão em sua infância e permanecem pouco explorados. O rúmen, a glândula mamária e os embriões iniciais são suscetíveis a variações nos componentes da dieta, e mudam seus programas de expressão gênica para lidar com estas alterações. Entender como um dado nutriente/metabólito regula epigeneticamente esses programas é fundamental para melhorar a produção animal. Com base nisso, neste projeto nós propomos investigar os efeitos epigenéticos de metabólitos como o: 1) beta-hidroxibutirato em embriões e fetos; 2) beta-hidroxibutirato na glândula mamária e em seu organoide; e 3) lactato, propionato e butirato no epitélio ruminal. Nossa hipótese é que a exposição a esses metabólitos afetará sua marca epigenética correspondente na amostra investigada e, consequentemente, modificará seu epigenoma e transcriptoma. Como resultado, nós esperamos identificar os genes e as vias alteradas após a exposição a determinado metabólito/componente da dieta. Estes dados fornecerão informações mecanísticas pelas quais estas moléculas, comumente presentes em bovinos, podem alterar o crescimento embrionário, a lactação e a produção de carne. Após a identificação das vias e genes responsivos aos nutrientes, estes serão passíveis de serem modulados através da dieta para melhorar a produção animal. Como objetivo final, pretendemos aumentar a produção de carne e leite, e como consequência, mitigar o problema global de segurança alimentar.