Um estudo realizado na Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) no Brasil identificou genes órfãos em cana-de-açúcar silvestre (Saccharum spontaneum), uma espécie com excepcional resistência a estresses bióticos, como nematoides, fungos, bactérias e outras pragas e doenças, e estresses abióticos como frio, seca, salinidade e solos nutricionalmente deficientes.
De acordo com um artigo sobre o estudo publicado na revista Frontiers in Plant Science , os cientistas responsáveis ​​partiram para ver se os genes órfãos em S. spontaneum desempenhavam um papel significativo em suas propriedades de resistência ao estresse.

Todos os seres vivos têm genes que se assemelham aos genomas de outros organismos. As plantas, por exemplo, compartilham os genes envolvidos na fotossíntese. Por outro lado, a maioria dos organismos também possui genes órfãos ou específicos de linhagem.

Genes órfãos são encontrados em um determinado grupo taxonômico sem similaridade significativa de sequência com genes de outras linhagens. Eles são às vezes chamados de genes taxonomicamente restritos por esse motivo.

As aves, por exemplo, têm alguns genes que diferem muito dos dos mamíferos. Pesquisas recentes mostraram que mesmo organismos em espécies intimamente relacionadas pertencentes ao mesmo gênero podem ter genes não compartilhados por outras espécies.

Os pesquisadores estavam interessados ​​em S. spontaneum por causa de características como eventos passados ​​de duplicação de todo o genoma que resultaram em várias cópias do mesmo gene. Evidências científicas sugerem que genes órfãos podem se originar em cópias de genes pré-existentes cujas sequências mudam ao longo do tempo devido a mutações e eventualmente diferem inteiramente das sequências originais.

Outra possível explicação para a origem dos genes órfãos poderia ser a reorganização de regiões genômicas que não codificam genes, frequentemente observada em organismos com genomas complexos, como a cana-de-açúcar.

"No estudo, identificamos partes do genoma de S. spontaneum que não possuem semelhanças com genes de nenhum outro organismo. Acreditamos que possam ser responsáveis ​​por características fisiológicas ou propriedades peculiares à espécie", disse Cláudio Benício Cardoso-Silva, primeiro autor do artigo. Conduziu o projeto como pesquisa de pós-doutorado no Centro de Biologia Molecular e Engenharia Genética (CBMEG) da UNICAMP.

"À medida que essas plantas evoluíram, alguns genes foram expressos em maior ou menor grau em resposta a vários tipos de estresse abiótico, principalmente o frio. Isso pode significar que eles são regulados como resultado desses estresses", disse Cardoso-Silva, A pesquisa foi orientada por Anete Pereira de Souza, professora de genética vegetal do Instituto de Biologia da UNICAMP e última autora do artigo.

Os pesquisadores não acreditam que possam concluir categoricamente que os genes órfãos que identificaram tornam a planta mais tolerante ao estresse com base nos resultados do estudo. "Mas o fato de serem regulados em condições de estresse serve de alerta para a possibilidade de que possam desempenhar um papel importante nesses processos", disse.

O próximo passo será fazer experimentos em plantas submetidas a diversos tipos de estresse para investigar como os genes órfãos se comportam em termos de expressão, em comparação com plantas não estressadas. Uma vez confirmados os melhores genes candidatos, as aplicações da biotecnologia envolvendo sua inserção em plantas comercialmente valiosas podem ser estudadas, levando, no futuro, à possibilidade de desenvolver variedades de cana-de-açúcar mais resistentes às pressões ambientais.

“Apontamos essa possibilidade para quem quiser usar os dados do artigo para dar continuidade à pesquisa, ou para cientistas que trabalham com transformação e edição de genes, que é um campo de pesquisa diferente, de escolher um ou dois genes como candidatos e fazer a validação", disse Cardoso-Silva, que continua trabalhando com genômica na Universidade Estadual do Norte do Rio de Janeiro (UENF). "Minha pesquisa atual se concentra no aspecto evolutivo da expansão da família de genes", explicou.

“Hoje temos a CRISPR [técnica de edição de genes], que oferece aos profissionais de biotecnologia a chance de selecionar genes para tolerância à seca, salinidade, frio ou calor em um momento em que a resiliência das culturas com menos insumos é primordial”, disse Souza. + Explorar mais

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