Desenvolvimento de recursos genômicos e transcricionais em Quillaja brasiliensis

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Data

2022-11-29

Autores

Barros, Gian Carlos Costa

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Editor

Universidade Estadual Paulista (Unesp)

Resumo

A Família Quillajaceae pertence à ordem Fabales e é composta por duas espécies: Quillaja saponaria e Quillaja brasiliensis, ambas nativas da América do Sul. Esse gênero é conhecido, do ponto de vista biotecnológico, pela produção de saponinas triterpênicas com uso na indústria farmacêutica como imunoestimulante. A despeito do potencial biotecnológico da espécie, Q. brasiliensis não possui dados genômicos ou transcricionais públicos que permitiriam maiores avanços no desenvolvimento de ferramentas biotecnológicas. Nesse contexto, o presente estudo teve por objetivo o desenvolvimento de recursos genômicos e transcricionais para Quillaja brasiliensis. Foram desenvolvidos recursos genômicos por meio da plataforma Illumina de sequenciamento, e recursos transcricionais por meio das plataformas PacBio e Illumina, com avaliação de folhas e culturas celulares. A partir dos dados genômicos, foi montado o genoma cloroplastidial de Q. brasiliensis, que apresenta 160528 pares de base. Com ele, foram realizados estudos filogenéticos comparativos, incluindo-se dados plastidiais de espécies das famílias Quillajaceae, Surianaceae e Polygalaceae. Com base nos recursos transcricionais PacBio, foi montado um transcriptoma de referência para Q. brasiliensis. Com base nessa referência, identificamos por sequenciamento Illumina 588 genes com estabilidade potencial para uso como normalizadores, dos quais 13 foram selecionados para testes iniciais por PCR. Três deles foram selecionados para teste em RT-qPCR: Heat shock protein Hsp90 (HSP), Cyclophilin-like domain (CYP) e Ubiquitin (UBQ). Estes genes tiveram sua estabilidade em folhas, caule e raízes. HSP foi o gene que apresentou os resultados mais consistentes de estabilidade considerando-se os três tecidos avaliados. Nas análises individuais em cada tecido, CYP foi o gene normalizador mais bem ranqueado para folha e raiz e HSP o mais bem ranqueado em caule. Com isso, o presente estudo estabelece recursos moleculares iniciais em Q. brasiliensis, que podem ser utilizados tanto para o estudo do genoma e análises filogenéticas bem como para a descoberta de genes candidatos à produção de saponinas triterpênicas.
The Quillajaceae family belongs to the order Fabales and it is composed by two species: Quillaja saponaria and Quillaja brasiliensis, both native to South America. This genus is known, from a biotechnological point of view, by the production of triterpene saponins used in the pharmaceutical industry as an immunostimulant. Despite the species biotechnological potential, Q. brasiliensis does not have public genomic or transcriptional data that would allow further advances in the development of biotechnological tools. In this context, the present study aimed to develop genomic and transcriptional resources for Quillaja brasiliensis. Genomic resources were developed through the Illumina sequencing platform, and transcriptional resources through the PacBio and Illumina platforms, with evaluation of leaves and cell cultures. From the genomic data, the chloroplastidal genome of Q. brasiliensis was assembled, which has 160,528 base pairs. We the carried out comparative phylogenetic studies, including plastid data from species of the Quillajaceae, Surianaceae, and Polygalaceae families. Based on PacBio cDNA sequencing, a reference transcriptome for Q. brasiliensis was assembled. Based on this reference, we identified by Illumina sequencing 588 genes with potential stability for use as normalizers, of which 13 were selected for PCR testing. Three of them were selected for tests in RT-qPCR: Heat shock protein Hsp90 (HSP), Cyclophilin-like domain (CYP) and Ubiquitin (UBQ). These genes had their stability evaluated in leaves, stems and roots. HSP was the gene that presented the most consistent stability results considering the three evaluated tissues. In the individual analyzes in each tissue, CYP was the highest ranked normalizing gene for leaf and root and HSP was the highest ranked in stem. Thus, the present study establishes initial molecular resources in Q. brasiliensis, which can be used both for the study of the genome and phylogenetic analyzes as well as for the discovery of candidate genes for the production of triterpene saponins.

Descrição

Palavras-chave

Quillaja brasiliensis, Saponinas triterpênicas, Biotecnologia, Recursos moleculares, Triterpenic saponins, Biotechnology, Molecular resources

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