Identificação e análise de genes reguladores da biossíntese de fenilpropanóides em Myracrodruon urundeuva
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Resumo
Myracrodruon urundeuva Fr. All Allemão, conhecida popularmente como aroeira-do-sertão, é uma árvore da família Anacardiaceae representada por árvores e arbustos. Os extratos desta planta apresentam atividades antimicrobiana, anti-inflamatória e cicatrizante no tratamento de ferimentos, gastrites, úlceras gástricas, cervicites, vaginites e hemorroidas. Tais atividades têm sido correlacionadas à presença de compostos bioativos de classes químicas específicas, biossintetizados nesta planta, tais como taninos, flavonóides e alcaloides. A produção destes compostos ocorre por meio de rotas metabólicas reguladas por várias enzimas que atuam de forma coordenada catalisando diferentes ramificações metabólicas e assim direcionando o fluxo biossintético para a produção de metabolitos distintos acumulados em órgãos específicos da planta. Existe pouco conhecimento a respeito do conjunto de mRNAs expressos em M. urundeuva relacionados ao metabolismo secundário e a rota de biossíntese de flavonóides. A elucidação dos genes que codificam enzimas chaves que regulam as rotas metabólicas e a manipulação genética destas vias de biossíntese é de extrema importância para estabelecer um processo biotecnológico de produção dos mesmos de uma maneira eficiente por meio da manipulação genética. A partir de uma biblioteca de cDNA de folhas de aroeira-do-sertão, um total de 1025 ESTs
(marcador de sequência genética) foram clonados, sequenciados e analisados quanto à similaridade com sequências de genes depositadas na biblioteca não-redundante do National Center of Biotechnology Investigation– NCBI, resultando na identificação de enzimas chaves relacionadas a rota de biossíntese de compostos bioativos. Baseado no fato de que as rotas de biossíntese de compostos em plantas são conhecidas e que M. urundeuva apresentou ativa a via metabólica para produção de flavonoides, foi realizada uma busca por genes relacionados a enzimas chaves para a biossíntese de flavonoides por meio de sondas especificas. Os experimentos demonstraram a expressão dos genes relacionados as enzimas chaves como a Flavonol 3’ Sulfotransferase, Chalcona Isomerase, Flavonoide 3’ 5’ Hidroxilase e Flavonol Sintase. A funcionalidade de um dos genes encontrados, Flavonol Sintase, responsável por catalisar a reação de biossíntese do importante composto bioativo quercetina, foi confirmada pela clonagem em cassete de expressão, utilizando os vetores pRT104 e pCAMBIA 2301, e experimentos de transformação genética via Agrobacterium tumefaciens utilizando tabaco como planta modelo.
Descrição
Myracrodruon urundeuva Fr. Allemão, popularly known as Aroeirado-Sertão, is a tree in the Anacardiaceae family represented by trees and shrubs. The extracts of this plant have antimicrobial, anti-inflammatory and healing activities in the treatment of wounds, gastritis, gastric ulcers, cervicitis, vaginitis and hemorrhoids. Such activities have been correlated to the presence of bioactive compounds of specific classes, biosynthesized in this plant, such as tannins, flavonoids and alkaloids. The production of these occurs through metabolic routes regulated by various enzymes that act in a coordinated pathway catalyzing different metabolic ramifications and thus directing the biosynthetic flow for the production of different metabolites accumulated in specific organs of the plant. There is little knowledge about the set of mRNAs expressed in M. urundeuva related to secondary metabolism and the flavonoid biosynthesis pathway. The elucidation of the genes that encode key enzymes that regulate metabolic pathways and a genetic manipulation of these biosynthesis pathways is extremely important to establish a biotechnological process for producing them in an efficient manner through genetic manipulation. From a library of cDNA from Aroeira-do-Sertão leaves, a total of 1025 ESTs (genetic sequence marker) were cloned, sequenced and identified for similarity with gene sequences deposited in the non-redundant library of the National Center for Biotechnology Information - NCBI, for the identification of key enzymes related to the bioactive compounds biosynthesis pathway. Based on the fact that the biosynthesis routes of compounds in plants are marked and that M. urundeuva is shown to activate the metabolic pathway for the production of flavonoids, a search for genes related to key enzymes for the biosynthesis of flavonoids was performed using specific primers. The experiments demonstrated an expression of the related genes as key enzymes such as Flavonol 3 'Sulfotransferase, Chalcone Isomerase, Flavonoid 3' 5 'Hydroxylase and Flavonol Synthase. The functionality of one of the found genes, Flavonol Synthase, responsible for catalyzing the biosynthesis reaction of the important bioactive compound quercetin, was confirmed by cloning into an expression cassette, using the vectors pRT104 and pCAMBIA 2301, and genetic transformation experiments via Agrobacterium tumefaciens tobacco as a model plant.
Palavras-chave
Flavonoides, Biossíntese, Genes