Bioinformática aplicada à biologia sistêmica para a identificação dos fatores regulatórios do acúmulo de sacarose no colmo da cana-de-açúcar

• Main Author: Moraes, Fabricio Edgar de
• Other Authors: Labate, Carlos Alberto
• Format: Others
• Language: pt
• Published: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP 2016
• Subjects: Acúmulo de sacarose; Biologia sistêmica; Biological networks; Cana-de-açúcar; Metabolômica; Metabolomics; Proteômica; Proteomics; Redes biológicas; Sucrose accumulation; Sugarcane; Systems biology
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/95/95131/tde-01112016-112458/

A cana-de-açúcar (Saccharum spp.) é uma das principais gramíneas cultivadas do mundo e o Brasil é seu maior produtor, ela se tornou uma importante cultura devido às altas taxas de assimilação de carbono permitindo a síntese e acumulação de grandes quantidades de sacarose em seus entrenós. Com isso, faz-se necessário uma melhor compreensão dos mecanismos moleculares que regulam o acúmulo de sacarose nesta planta. Tais mecanismos têm sido estudados em vários níveis, tais como, identificação e localização de genes, identificação de lócus controladores de características quantitativas, transcriptoma, proteôma, caracterização e identificação de metabólitos. Com todos esses estudos é evidente a necessidade de uma abordagem holística para o entendimento global da planta durante o acúmulo de sacarose. Assim este trabalho teve por objetivo integrar dados de metabolômica e proteômica de tecidos da cana-de-açúcar da variedade SP80-3280 durante o desenvolvimento e o acúmulo de sacarose, utilizando a bioinformática para unir esses resultados por meio da análise de correlação canônica regularizada em uma abordagem de biologia sistêmica. Os resultados obtidos indicam diferenças no perfil metabólico e proteico da cana-açúcar durante o desenvolvimento e acúmulo de sacarose. Foram propostas classes de metabólitos que podem estar relacionados com o acúmulo de sacarose na cana-de-açúcar tais como glicerolipídeos, glicerofosfolipídeos, cumarinas e derivados, esteroides e derivados de esteroides e acil graxos. Também foram propostas proteínas que podem estar relacionadas com o acúmulo de sacarose, onde as histonas foram as que mais se destacaram. Nas redes biológicas de correlações também foram observadas correlações entre possíveis metabólitos e proteínas que podem estar correlacionadas com o acúmulo de sacarose na cana-de-açúcar === Sugarcane (Saccharum spp.) is one of the most important cultivated grasses of the world and Brazil is the largest producer, it has become an important crop due to high carbon assimilation rates allowing the synthesis and accumulation of large amounts of sucrose in their internodes. Thus, it is necessary a high understanding of the molecular mechanisms involved in the regulation of sucrose accumulation in this plant. These mechanisms have been studied at various levels, such as gene identification and localization, identification of quantitative trait locus controlling, transcriptome, proteome, characterization and metabolites identification. With all these studies is evident the necessity for a holistic approach to global understanding of the plant during the sucrose accumulation. Thus, this work aims to integrate metabolomics and proteomics data from tissues of sugarcane variety SP80-3280, during plant development and sucrose accumulation, using bioinformatics to link these results by regularized canonical correlation analysis in a systems biology approach. The results indicate differences in the metabolic and protein profile of sugarcane during development and sucrose accumulation. Metabolites classes have been proposed that may be related to sugarcane sucrose accumulation as glycerolipids, glycerophospholipids, coumarins and derivatives, steroids and steroid derivatives and fatty acyl. In addition, some proteins have been proposed that may be related to sucrose accumulation, where the most highlighted were the histones. In the biological correlations networks, have been also observed correlations between possible metabolites and proteins that can be correlated with the accumulation of sucrose in sugarcane