Prospecção do gene da Calmodulina em plantas

• Ano de defesa: 2018
• Autor(a) principal: Barreto, Kellya Francisca Mendonça
• Orientador(a): Scortecci, Katia Castanho
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Programa de Pós-Graduação: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM BIOQUÍMICA
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Saccharum spp; Florescimento precoce; Anatomia; Rede de interação proteica
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::BIOQUIMICA
• Link de acesso: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/26085

A cana-de-açúcar é uma das mais importantes monoculturas produtoras no Brasil como fonte geradora de biocombustível renovável de primeira e segunda geração, assim como de açúcar e outros derivados. As condições de estresse abiótico como o déficit hídrico e alta salinidade do solo para a região Nordeste podem desfavorecer o seu cultivo afetando os vegetais a florescerem precocemente. Este apresenta um impacto negativo na cultura de cana-de-açúcar podendo promover uma redução na produção de álcool e açúcar. Neste sentido estudos moleculares utilizando genes envolvidos na via de florescimento são de extrema importância econômica. Neste estudo, foi avaliado o papel da sequência ScCAM (sequência da Calmodulina encontrada em cana-de-açúcar) identificada anteriormente, pelo nosso grupo, como potencial associado ao processo de florescimento. Assim, foram utilizadas as abordagens de bioinformática, interação proteína-proteína (ensaios de dois híbridos), análise de plantas transgênicas Nicotiana tabacum contendo o cassete de super-expressão em orientação anti-senso bem como análise histológica de material de cana-de-açúcar obtido em campo de produção. Primeiramente, as análises de bioinformática realizadas por meio de comparação da sequência nucleotídica apresentou 99% de identidade entre a sequência ScCAM com as sequências de AtCAM (Arabidospis thaliana), o qual, utilizando as sequências codantes (CDS) foi construída uma árvore filogenética que permitiu observar a alta conservação da calmodulina em plantas. Com base nestes resultados foi realizada, então, a modelagem em 3D da sequência ScCAM, e esta foi sobreposta ao modelo 3D da AtCAM referente ao cristal 4AQR, possibilitando a observação dos motivos EF-hands e toda a estrutura proteica. Este modelo permitiu propor uma possível funcionalidade para a sequência ScCAM. Em seguida, foi construída uma rede de interação de proteínas utilizando a sequência de AtCAM7 (homóloga a ScCAM em Arabidopsis thaliana) gerada por via do programa Cytoscape. Por meio do programa Gene Ontology (GO), os Clusters da rede foram enriquecidos, revelando algumas proteínas que possivelmente estejam atuando como indutoras da floração, bem como, no controle da homeostase durante o processo de oxidação/redução. Esses dados também sugerem que a AtCAM7 possa estar envolvida na sinalização em resposta ao estresse. Por meio da metodologia de dois híbridos utilizando leveduras foram obtidos dois clones que tiveram uma identidade de 77,6% para as proteínas ribossomais L31-1 e L19-1 de A. thaliana (acesso Uniprot: Q9SLL7). Estes resultados sugerem que a proteína ScCAM possa interagir com as proteínas ribossomais. Na abordagem utilizando plantas transgênicas de Nicotiana tabacum contendo o cassete de superexpressão em anti-senso foram observadas um aumento no potencial germinativo destas sementes; o aumento no número dos ramos da inflorescência e frutos, além das alterações estruturais nos tecidos das raízes com grande aumento dos pelos radiculares quando comparado com as linhagens denominadas de controle e as plantas não transformadas (selvagens). Nos tecidos foliares não foram observadas alterações morformétricas. No entanto, houve alteração na altura, inflorescência e frutos das plantas. Paralelamente, foi realizada uma análise histológica para o tecido meristemático apical de plantas de cana-de-açúcar coletadas em campo de produção para as variedades de florescimento precoce e tardio. As análises histológicas permitiram observar que na variedade precoce houve indução floral entre 30-60 dias de antecedência quando comparada a variedade tardia, semelhante com as características das plantas transgênicas cultivadas em ambiente controlado. Os resultados obtidos por meio das análises de bioinformática, plantas transgênicas de N. tabacum in vivo, permitem propor que a sequência CAM em plantas possa estar associada ao florescimento. As proteínas identificadas na rede de interações indicaram que a AtCAM pode atuar em vias de sinalização de estresse por meio de alteração de processos fisiológicos, na remodelação dos tecidos meristemáticos e raízes, por interações entre Ca+2 + CAM e actinas modulando o tempo de crescimento, desenvolvimento e florescimento. Os resultados obtidos das plantas transgênicas junto com os dados obtidos com o duplo híbrido, sugerem que a ScCAM possa atuar junto a proteína 60S ribossomal como indutora floral através da ativação ou inibição de genes pertencentes a via de floração. Bem como, possíveis potencializadores quanto ao aumento da biomassa.