Uma abordagem integrada para o estudo da biossíntese de diterpenos em Coffea arabica

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Tagliaferro, Matheus Oziliero
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Cafeeiro; Coffee tree; Diterpene synthases expression; Expressão de diterpeno sintases; Metabolismo especializado; Nutrição e biossíntese de diterpenos; Nutrition and diterpene biosynthesis; Specialized metabolism
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11137/tde-12052025-110842/

Diterpenos são compostos químicos variados encontrados em plantas, com funções no metabolismo primário e especializado, frequentemente linhagem ou espécie-específicos. A biossíntese desses compostos é mediada por diterpeno sintases (diTPS), proteínas que podem ser atribuídas a subfamílias com base em relações filogenéticas e classificadas de acordo com motivos característicos em classe II ou I. O papel dos diterpenos em resposta a fatores abióticos, como estresses nutricionais que influenciam processos metabólicos essenciais, ainda é pouco compreendido. Na espécie Coffea arabica, diterpenos como o cafestol e o caveol estão entre os principais compostos bioquímicos especializados, com efeitos na saúde e bem-estar humanos, além de ampla gama de aplicações biotecnológicas. No entanto, há uma lacuna de conhecimento sobre a biossíntese de diterpenos e seus papéis in planta. Neste estudo, caracterizamos genômica, filogenética e transcricionalmente as diTPS em C. arabica (CadiTPS), e avaliamos se condições de estresse nutricional modulam o perfil transcricional e o acúmulo de diterpenos. Por meio de métodos in silico, dados genômicos de proteínas candidatas a CadiTPS foram recuperados e utilizados para a classificação, análise filogenética e análise de resíduos-chave conservados. Dados públicos de RNA-Seq foram utilizados para delinear o perfil transcricional dos genes em dois órgãos vegetativos e em três estágios fenológicos de frutos de C. arabica. Além disso, foi investigado se a deficiência de Mg e o excesso de K podem afetar a expressão de CadiTPS e o acúmulo de cafestol e caveol, utilizando RNA-Seq e HPLC, respectivamente. Identificamos 15 loci de CadiTPS e 29 transcritos correspondentes, dos quais oito genes codificam um único transcrito e proteína, enquanto sete apresentam múltiplos transcritos e isoformas proteicas. A disposição dos genes CadiTPS mostrou uma distribuição desigual nos cromossomos de C. arabica. Classificamos 11 CadiTPS como classe II, atribuídas à subfamília -c, e 18 como classe I, atribuídas à subfamília -e/f, com evidências sugerindo a participação tanto no metabolismo primário quanto no especializado, além indicar a possível biossíntese de diterpenos ainda não identificados. Identificamos a expressão ampla dos genes CadiTPS, com variações entre os órgãos e casos de predominância de expressão órgão-específica. Detectamos a modulação do perfil transcricional de genes CadiTPS em resposta à deficiência de Mg e ao excesso de K, embora os níveis de cafestol e caveol não tenham sido alterados, com maior concentração de cafestol em folhas em comparação às raízes e predominância do cafestol sobre o caveol nesses órgãos de C. arabica. Em conjunto, nossos resultados fornecem uma base sólida para compreender os elementos-chave da biossíntese de diterpenos em C. arabica, e ampliam o conhecimento sobre as diTPS em Angiospermas.