O papel de apiose no metabolismo de carboidratos estruturais de Spirodela polyrhiza

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Pagliuso, Débora
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: apiose; bioenergia; bioenergy; carboidratos de parede celular; cell wall carbohydrates; duckweeds; lentilhas d´água; nucleotide-sugars; nucleotídeo-açúcares
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/87/87131/tde-06122022-103411/

Problemáticas ambientais em escala global, como as mudanças climáticas, têm motivado a busca por formas alternativas de energia. Dentre as novas matrizes destacam-se os biocombustíveis oriundos de materiais celulósicos, principalmente os que exigem poucos insumos agronômicos e têm processamento favorável, como as lentilhas d´água. Lentilhas d´água são as menores angiospermas aquáticas flutuantes. Essas plantas apresentam crescimento acelerado, resultando em um acúmulo de biomassa até 30 vezes mais rápido que cultivares agrícolas. Esse crescimento acelerado é hipotetizado pela abundância de apiose nas paredes celulares dessas plantas, um açúcar responsável por fixar boro, o qual é um micronutriente essencial para o desenvolvimento das plantas. A parede celular é uma estrutura complexa formada um centro de microfibrilas de celulose em que hemiceluloses e ligninas estão ligadas a essa, e essa estrutura está imersa em uma matriz péctica. Os polissacarídeos de parede celular são constituídos de monossacarídeos que são sintetizados através de nucleotídeos-açúcares. Desta forma, o metabolismo basal de nucleotídeo-açúcares é o ponto de regulação e modulação para a modificações encontradas na parede celular. Pensando nisso, a presente tese teve como objetivo a caracterização funcional de UPD-apiose/UDP-xilose sintase (AXS) em lentilhas d´água, o gene responsável pela síntese do precursor da apiose, UDP-apiose. Para tanto, foram incialmente identificados e mapeados os genes que codificam as enzimas da via biossíntetica dos nucleotídeos-açúcares no genoma de Spirodela polyrhiza e Lemna minor. Logo, a validação e tentativa de determinação de protocolo de cultura de tecidos para as espécies avaliadas foram conduzidas, em que a linhagem de S. polyrhiza não respondeu aos tratamentos submetidos para a indução de calos. Sendo assim, as transformações genéticas de silenciamento e superexpressão foram realizados em sistema de frondes para S. polyrhiza e calos para L. minor. Os resultados obtidos do silenciamento de SpAXS causa redução do dreno da parede celular e incremento de amido, enquanto que a superexpressão leva a poucas alterações no conteúdo de apiose e redução no conteúdo de amido. As evidências são consistentes com a hipótese de que a expressão de AXS não está diretamente relacionada ao conteúdo de apiose, sugerindo um controle pós-traducional, ou ainda etapas não elucidadas da transferência de UDP-apiose para os polissacarídeos. Esse controle indireto da expressão também foi visto no experimento do desenvolvimento de S. polyrhiza com diferentes concentrações de boro, em que aos 7 dias a expressão de AXS aumentou 9 vezes sem que um aumento de apiose na parede celular. O boro interferiu no desenvolvimento de S. polyrhiza com alterações na parede celular, especialmente com redução de pectinas, apiose e aumento de galactose, arabinose e glicose o que beneficiou a sacarificação dessa biomassa, a qual seria promissora para a produção de biocombustíveis.