Caffeoyl Shikimate Esterase (CSE): o elo perdido entre o metabolismo de ácidos clorogênicos e lignina?

• Autor(a) principal: Carvalho, Gabriel Garon
• Data de Publicação: 2023
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/41/41132/tde-04012024-163708/
• topic: ácidos clorogênicos; caffeoyl shikimate esterase; caffeoyl shikimate esterase; chlorogenic acids; expressão heteróloga; heterologous expression; lignin; lignina; solanáceas; solanaceous

Ácidos clorogênicos (CGAs) e lignina são produtos da via dos fenilpropanóides. Enquanto o primeiro está associado à respostas das plantas a estresses, o segundo é um biopolímero depositado nas paredes secundárias e responsável pela sustentação estrutural da planta e impermeabilização dos vasos do xilema, garantindo o transporte de água. Visto que a estrutura de CGAs é quimicamente semelhante àquela de alguns intermediários da via biossintética de lignina e visto que CGAs podem ser convertidos de volta à hidroxicinamoil- CoAs in vitro, estes compostos tem sido considerados autênticos intermediários para a produção de lignina. No entanto, ainda não está claro se CGAs são de fato remobilizados para a produção de monômeros de lignina ao longo do desenvolvimento ou em resposta a sinais ambientais. A recente descoberta que caffeoyl shikimate esterase (CSE) é uma enzima central para a biossíntese de lignina abre uma nova possibilidade de explorar a potencial interdependência entre os metabolismos de CGAs e lignina. Considerando que i) o substrato de CSE, cafeoil chiquimato (via de lignina), é estruturalmente muito similar ao cafeoil quinato (CGA); ii) que CSE recombinante de Arabidopsis é capaz de utilizar não somente cafeoil chiquimato mas também outros ésteres como substratos in vitro; e iii) que o silenciamento de CSE em álamo resultou no acúmulo de CGAs nas linhagens transgênicas, a hipótese deste trabalho é que CSE também é capaz de utilizar CGAs como substrato e, consequentemente, estaria envolvida no metabolismo de CGAs. Assim, o objetivo deste trabalho foi realizar um estudo funcional de CSE em batata (Solanum tuberosum), uma Solanaceae que acumula altos níveis de CGAs. Buscas por BLASTp seguidas de análises filogenéticas demonstraram que StCSE ocorre como gene único no genoma de batata, similar a outras espécies com genoma diploide. Análises transcriptômicas in silico e por RT-qPCR em diferentes tecidos de batata revelaram uma correlação positiva entre os padrões de expressão de StCSE e StHCT, um gene biossintético de lignina, enquanto uma correlação negativa foi observada para StCSE x StHQT, um gene biossintético de CGAs. StCSE recombinante foi produzida em Escherichia coli e purificada utilizando cromatografia por afinidade para a realização de ensaios enzimáticos in vitro com três substratos: cafeoil chiquimato, cafeoil quinato (um CGA monoéster) e 3,5-dicafeoil quinato (um CGA di-éster). Esses ensaios mostraram que StCSE não somente é capaz de utilizar CGAs como substrato in vitro mas que estes fenólicos são utilizados com maior eficiência do que o próprio cafeoil chiquimato. Esses resultados sugerem que CSE é uma enzima envolvida tanto no metabolismo de lignina quanto no metabolismo de CGAs, potencialmente atuando na mobilização de CGAs para a síntese de monômeros de lignina e/ou outros fenilpropanóides.