Functional Genomics for the Identification of Regulatory Factors Involved in the Biosynthesis of Secondary Metabolites by the Filamentous Fungus Trichoderma reesei

Summary: Os fungos são organismos com ampla diversidade biológica, existindo aproximadamente 1,5 milhões de espécies, com apenas 7% dessas formalmente classificadas. Podem ser encontrados em associação simbiótica com plantas favorecendo a obtenção de nutrientes, causando alterações fisiológicas que promovem melhoria na resistência aos patógenos e estresse abiótico, na aquisição de fontes de nitrogênio e também na eficiência fotossintética. Além disso, diversas espécies são utilizadas na agricultura, como agente de controle biológico e mediadores capazes de beneficiar o meio ambiente através da biorremediação de metais pesados e outros poluentes ambientais ou produzir metabólitos secundários de importância clínica. Nesse contexto, os fungos filamentosos despertam grande interesse por produzirem enzimas hidrolíticas importantes para a indústria alimentícia, farmacêutica, têxtil e biotecnológica. Vários estudos têm demonstrado o uso desses microrganismos para a produção de proteínas recombinantes e moléculas com atividades hormonais, antibióticas, antitumorais, antifúngicas, citotóxicas, antivirais, imunossupressoras e antiparasitárias. Logo, a exploração dos microrganismos como fonte de substâncias biologicamente ativas, com ênfase, na busca de novas substâncias com atividade antimicrobiana vêm crescendo continuamente. O surgimento de novos alvos bacterianos, a evolução das doenças infecciosas, a resistência aos antibióticos e a toxicidade de alguns antibióticos em uso clínico são alguns dos fatores que têm despertado o interesse à identificação de novas classes de moléculas bioativas. Os metabólitos secundários microbianos (SMs) são moléculas de baixo peso molecular com estruturas químicas diversas formadas durante a fase tardia de crescimento microbiano, não essenciais para o desenvolvimento do microrganismo, no entanto, sendo muito importantes à saúde humana. A síntese de SMs é controlada por uma complexa rede regulatória que involve diferentes proteínas e complexos que respondem para vários estímulos ambientais. Ao nível transcricional, a síntese de SMs é controlada em diferentes níveis por fatores de transcrição globais ou via-específicos, por regulação epigenética e pela ação de vias de sinalização intracelular. Alguns estudos têm revelado que existe uma conexão direta entre vias de sinalização e a produção de moléculas bioativas específicas. No entanto, a maioria desses estudos focou apenas em dados de expressão gênica, sendo poucos resultados validados por meio de análise metabolômica. Sendo assim, o objetivo deste trabalho é entender o envolvimento de diferentes vias de sinalização na regulação da produção de metabólitos secundários de interesse biotecnológico no fungo filamentoso Trichoderma reesei. Para isso, linhagens mutantes para genes de diferentes vias de sinalização do fungo T. reesei serão cultivadas na presença de diferentes fontes de carbono e o sobrenadante de cultura será utilizado para identificação de SMs através de cromatografia líquida de alta performance acoplada à espectometria de massa (LC-MS/MS). Além disso, será realizada análise de expressão gênica para identificação de fatores de transcrição e genes de remodelamento de cromatina relacionados à expressão de clusters gênicos envolvidos na biossíntese de SMs. Desta forma, a elucidação dos mecanismos moleculares regulatórios envolvidos na biossíntese de SMs não só permitirá uma visão mais ampla dessa intrincada rede de regulação metabólica, como também contribuirá para a identificação de novos SMs e engenharia genética para obtenção de linhagens superprodutoras de SMs para aplicação biotecnológica.

Starting date: 07/12/2021
Deadline (months): 36

Participants:

Role	Name
Collaborator *	JULIANA BARBOSA COITINHO GONCALVES
Coordinator *	RENATO GRACIANO DE PAULA