Estudo da rota de biossíntese de pilocarpina em jaborandi por meio de análise bioquímica e molecular [recurso eletrônico]
Mariana Crotti Franco Grandi
TESE
Português
T/UNICAMP G764e
[Study of pilocarpine biosynthetic pathway in jaborandi through biochemical and molecular analysis]
Campinas, SP : [s.n.], 2021.
1 recurso online (87 p.) : il., digital, arquivo PDF.
Orientador: Paulo Mazzafera
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia
Resumo: Diversas espécies do gênero Pilocarpus Vahl são nativas do território brasileiro. Popularmente conhecidas como jaborandi, elas apresentam, dentre outros metabólitos secundários, o alcaloide pilocarpina. A pilocarpina, de ação farmacológica, possui alto valor econômico, sendo extraída e...
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Resumo: Diversas espécies do gênero Pilocarpus Vahl são nativas do território brasileiro. Popularmente conhecidas como jaborandi, elas apresentam, dentre outros metabólitos secundários, o alcaloide pilocarpina. A pilocarpina, de ação farmacológica, possui alto valor econômico, sendo extraída e comercializada no Brasil a partir de áreas cultivadas ou programas de colheita sustentável. Não há até o presente momento a definição dos genes atuantes na rota de biossíntese de pilocarpina, o que traria ganhos em trabalhos futuros para o aumento da quantidade deste alcaloide em jaborandi. Dessa forma, o presente trabalho teve como objetivo elencar genes que possam atuar na rota de biossíntese de pilocarpina. Para isso, foram realizados estudos com o intuito de alterar a concentração dos alcaloides em jaborandi, além de estudos no âmbito da proteômica e transcritoma, em que folhas de duas espécies de jaborandi (P. spicatus e P. microphyllus) foram utilizadas ao longo do trabalho por apresentarem concentrações discrepantes do alcaloide. O foco das buscas foi para enzimas que pudessem atuar na desaminação dos aminoácidos L-histidina e L-treonina (possíveis precursores) e iniciar a via de biossíntese de pilocarpina, ou para enzimas que pudessem atuar dentro da via, tendo como principais alvos as enzimas CYP450 que são conhecidas por estarem envolvidas em diversas vias de metabólitos secundários. Os dados de proteômica do presente trabalho retornaram o total de 4.168 proteínas que foram analisadas e classificadas em seus respectivos processos biológicos. A partir dos dados de transcritoma foi realizada a montagem de novo das reads sequenciadas e realizadas as análises para a obtenção dos genes diferencialmente expressos entre as duas espécies estudadas, que somaram o total de 13.497 sequências. Destas, 7.777 foram mapeadas e verificadas com o intuito de encontrar genes participantes da via de biossíntese de pilocarpina. Enzimas como treonina amônia-liase e fenilalanina amônia-liase foram encontradas nos dados sequenciados, podendo atuar no catabolismo dos aminoácidos precursores da via de alcaloides em jaborandi. Outros 45 transcritos foram alvos do presente estudo por terem sido mapeados como enzimas CYP450. Diversas CYP450 vistas nos dados de RNAseq de jaborandi já foram descritas em outros trabalhos atuando em vias de biossíntese de diferentes alcaloides. O presente trabalho traz, portanto, um banco de dados de genes e proteínas de duas espécies de jaborandi com indicações para as enzimas que poderiam atuar na via de biossíntese de pilocarpina e dos demais alcaloides em jaborandi e que servirão de base para trabalhos futuros
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Abstract: Several Pilocarpus Vahl species are native to Brazilian territory. Popularly known as jaborandi, they have among other secondary metabolites, the alkaloid pilocarpine. Pilocarpine has pharmacological interest and is extract and commercialized in Brazil from cultivated areas and/or...
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Abstract: Several Pilocarpus Vahl species are native to Brazilian territory. Popularly known as jaborandi, they have among other secondary metabolites, the alkaloid pilocarpine. Pilocarpine has pharmacological interest and is extract and commercialized in Brazil from cultivated areas and/or sustainable harvest programs. Until now there is no definition of the genes that are involved in natural pilocarpine production, being important to uncover the biosynthetic pathway to optimize pilocarpine concentrations in jaborandi leaves. The present study aims to score genes that may be present at pilocarpine biosynthetic pathway through assays of modulation of alkaloids concentration in leaves and through proteomics and transcriptomics data. Two jaborandi species (P. spicatus and P. microphyllus) were chosen to this study by their contrasting pilocarpine concentrations. All generated data were used to search enzymes from amino acids catabolism, in special from L-threonine and L-histidine that could be involved as jaborandi alkaloids precursors or CYP450 enzymes that can be present along the pathway. Proteomics data provided a total of 4,168 proteins that were analyzed and classified at their respective biological process. From transcriptomic data, the sequenced reads were de novo assembled and analyzed to obtain a list of different expressed genes between the two studied species. From 13,497 different expressed genes, 7,777 were mapped and used to search genes presented in pilocarpine biosynthetic pathway. Threonine ammonia-lyase and phenylalanine ammonia-lyase were found at the sequenced data. Those enzymes can act in the amino acids catabolism in jaborandi alkaloids pathway. CYP450s were mapped through 45 genes with different expression levels between the two jaborandi studied species. Most of the CYP450 genes found in this work were described in other species to be involved in alkaloids biosynthetic pathways. Therefore, the present work brings a database of genes and proteins from two jaborandi species with indication for enzymes that could be acting in the pilocarpine biosynthetic pathway and that can be used in future works
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Mazzafera, Paulo, 1961-
Orientador
Kluge, Ricardo Alfredo
Avaliador
Andrade, Sara Adrián López de, 1971-
Avaliador
Araújo, Pedro, 1985-
Avaliador
Estudo da rota de biossíntese de pilocarpina em jaborandi por meio de análise bioquímica e molecular [recurso eletrônico]
Mariana Crotti Franco Grandi
Estudo da rota de biossíntese de pilocarpina em jaborandi por meio de análise bioquímica e molecular [recurso eletrônico]
Mariana Crotti Franco Grandi