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Regulação da degradação da parede celular durante a formação do aerênquima em raízes de cana-de-açúcar (2015)

  • Authors:
  • USP affiliated author: TAVARES, EVELINE QUEIROZ DE PINHO - IB
  • School: IB
  • Sigla do Departamento: BIB
  • Subjects: CANA-DE-AÇÚCAR; ETANOL; PAREDE CELULAR VEGETAL
  • Keywords: Aerênquima; Regulação transcricional
  • Language: Português
  • Abstract: A fim de contornar a problemática imposta pela recalcitrância da parede celular à hidrólise, o processo de produção de etanol a partir de biomassa vegetal requer um passo denominado de pré-tratamento, que consiste em tornar a biomassa mais acessível à ação de glicosil hidrolases que atacam a parede celular. O melhor conhecimento de processos de degradação de parede operados pela própria planta tem o potencial de direcionar as pesquisas em bioernegia, indicando quais os mecanismos mais eficientes para desmontar o complexo de polímeros da parede celular. Cunhado pré-tratamento biológico, este consiste na hidrólise de polissacarídeos estruturais empregando mecanismos e elementos chave de processos de degradação de parede celular que ocorrem na própria planta. Um exemplo de evento com esta característica é a formação de aerênquima lisígeno, que consiste na abertura de espaços de gás em tecidos parenquimáticos. A formação do aerênquima em cana-de-açúcar se dá de forma modular, sendo o processo constituído por seis etapas: 1) percepção do sinal inicial; 2) separação celular: 3) expansão celular; 4) morte celular programada; 5) hidrólise de hemiceluloses e 6) hidrólise de celulose. O presente trabalho teve como principal foco estudar a regulação das duas etapas iniciais, visando obter conhecimentos que possibilitem para tornar a biomassa de cana de açúcar menos resistente à penetração de enzimas. O aerênquima ocorre na raiz de cana-de-açúcar por um processo constitutivo.Sua independência de um indutor externo foi corroborada mediante tratamento com nutrientes e inibidor da percepção por etileno (1-MCP) pela análise dos cinco centímetros mais apicais da raiz. O atraso na formação do aerênquima após tratamento com nutrientes levou à expressão diferencial de genes relacionados à degradação de parede celular, morte celular programada e sinalização por etileno. Por outro lado, o 1-MCP não afetou visivelmente a formação do aerênquima, porém alterou o balanço hormonal na raiz. O padrão transcricional das raízes tratadas com 1-MCP revelou aumento da expressão de genes relacionados à expansão celular e estresse oxidativo. Tais padrões são discutidos à luz da regulação hormonal da formação do aerênquima através do estabelecimento de um balanço hormonal definido entre auxina e etileno. Ambos os experimentos levaram à seleção de quatro genes candidatos: dois fatores de transcrição (ScRAV1 e ScERF1) e duas glicosil hidrolases (ScEPG1 e ScARA1), sequenciados e analisados quanto à diversidade hom(e)óloga, sequências promotoras e estrutura gênica em comparação a S. bicolor. A topologia das reconstruções filogenéticas e a distribuição diferencial de sítios para RAV e ERF nos promotores de ScEPG1 e ScARA1 não parece refletir padrões de expressão distintos, visto que os diferentes hom(e)ólogos demonstraram ser igualmente expressos. Em sistema heterólogo, o fator de transcrição RAV apresentou atividade repressora sobre o promotor de ScEPG1.Tal papel de RAV sugere regulação negativa sobre a degradação da lamela média e sobre o processo de perda de adesão e separação celular. A identificação de reguladores-chave da formação do aerênquima consiste em importante elo entre a sinalização hormonal e a degradação de parede celular, possibilitando a melhor compreensão dos mecanismos de controle da degradação endógena de parede celular. Os dados produzidos possibilitam a aplicação biotecnológica dos genes sequenciados, além de consistirem em significativo avanço no conhecimento sobre a fisiologia do processo estudado e na dinâmica da regulação da expressão gênica acoplada a aspectos filogenéticos das sequências alvo
  • Imprenta:
  • Data da defesa: 15.06.2015
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    • ABNT

      TAVARES, Eveline Queiroz de Pinho; BUCKERIDGE, Marcos Silveira. Regulação da degradação da parede celular durante a formação do aerênquima em raízes de cana-de-açúcar. 2015.Universidade de São Paulo, São Paulo, 2015. Disponível em: < http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/41/41132/tde-28092015-093322/ >.
    • APA

      Tavares, E. Q. de P., & Buckeridge, M. S. (2015). Regulação da degradação da parede celular durante a formação do aerênquima em raízes de cana-de-açúcar. Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/41/41132/tde-28092015-093322/
    • NLM

      Tavares EQ de P, Buckeridge MS. Regulação da degradação da parede celular durante a formação do aerênquima em raízes de cana-de-açúcar [Internet]. 2015 ;Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/41/41132/tde-28092015-093322/
    • Vancouver

      Tavares EQ de P, Buckeridge MS. Regulação da degradação da parede celular durante a formação do aerênquima em raízes de cana-de-açúcar [Internet]. 2015 ;Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/41/41132/tde-28092015-093322/

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