Manipulação dos níveis de óxido nítrico e seus impactos sobre a fisiologia, balanço hormonal e qualidade nutricional de frutos de tomateiro

Resumo

O amadurecimento de frutos carnosos envolve dramáticas mudanças fisiológicas e estruturais as quais se encontram sob o controle de fitormônios e diversas outras moléculas sinalizadoras. Dentre os hormônios vegetais, o etileno (ET) apresenta papel central na indução e manutenção do processo de amadurecimento, em especial em frutos climatéricos. Recentemente, o radical livre óxido nítrico (NO) tem sido descrito como um modulador de numerosos eventos de desenvolvimento em plantas, geralmente apresentando um efeito inibitório sobre a síntese e sinalização do ET. Apesar de muitos trabalhos indicarem a capacidade repressora do NO sobre o prosseguimento do amadurecimento de frutos quando exogenamente aplicado, é desconhecido se os mecanismos internos de controle dos níveis endógenos de NO influenciam o desenvolvimento e amadurecimento de frutos carnosos. Devido a sua grande reatividade química o NO é intimamente associado ao metabolismo antioxidante da célula e, por esse motivo, sua produção, armazenamento e remoção parecem estar sob estreita regulação na célula vegetal. A enzima S-nitrosoglutationa redutase (GSNOR), por exemplo, possuí um papel central na modulação do metabolismo do NO, permitindo controlar os níveis de NO e ao mesmo tempo a abundância de espécies S-nitrosiladas, um fator importante no controle da atividade de muitas enzimas. Diante deste cenário, o presente trabalho buscará investigar a importância do metabolismo de NO durante o desenvolvimento e amadurecimento de frutos de tomateiro, com especial atenção para a ação de degradação de derivados do NO mediada pela GSNOR. Devido ao papel central desempenhado pelo ET como modulador do processo de amadurecimento, o metabolismo e sinalização desse hormônio também serão examinados, permitindo desse modo, elucidar de que forma a interação com o NO influencia o início e manutenção dos eventos fisiológicos relacionados ao amadurecimento. Duas abordagens serão utilizadas no presente trabalho. (i) Numa primeira etapa iremos comparar diferentes fatores relacionados ao metabolismo do NO (e.g., conteúdo endógeno de NO e seus derivados, biossíntese e degradação de NO) e do ET (e.g., taxas de emissão, biossíntese e conjugação) em frutos de tomateiro portando mutações (i.e., rin, nor e Nr) responsáveis por afetar o processo de amadurecimento. (ii) Numa segunda etapa, iremos gerar plantas transgênicas nas quais o gene que codifica a GSNOR em tomateiro será sobre-expresso ou silenciado, especificamente nos tecidos do fruto, e desse modo, será possível caracterizar os impactos da manipulação da GSNOR nos frutos sem afetar os demais tecidos da planta. Adicionalmente, plantas mutantes para a GSNOR serão produzidas via sistema CRISPR/Cas9, permitindo um exame mais global dos efeitos da perda de função dessa enzima na planta toda. Frutos imaturos e maduros de plantas em que o gene da GSNOR encontra-se sobre-expresso ou silenciado serão analisados quanto ao seu perfil transcricional global via RNAseq, o que permitirá identificar genes candidatos, cuja expressão é significativamente alterada em resposta à manipulação dos níveis de GSNOR e, consequentemente, de NO e seus derivados. Além disso, frutos imaturos, em amadurecimento, e maduros dessas linhagens serão caracterizados quanto (i) aos metabolismos de NO e de ET, (ii) à diversos indicadores de qualidade nutricional (e.g., perfis de carotenoides, flavonoides, compostos voláteis, tocoferóis, etc) e (iii) à susceptibilidade ao ataque de patógenos. Com essas abordagens espera-se aprofundar o conhecimento a respeito da interação entre o NO e ET durante o desenvolvimento e amadurecimento de frutos carnosos e com isso permitir avanços biotecnológicos significativos na melhoria das características nutricionais de frutos e, ainda, diminuir os prejuízos econômicos tais como as perdas por apodrecimento durante a produção e transporte desses alimentos. (AU)