Daniel Scherer de Moura.

Ao longo das últimas décadas, estudos funcionais levaram a avanços notáveis na caracterização das interações entre plantas e seus organismos associados, sejam prejudiciais ou benéficas. A simplificação necessária dos modelos de estudo (tipicamente, uma planta interagindo com um único patógeno/parasita ou agente simbiótico) tornou possível identificar as principais vias de sinalização (genes patogênicos que codificam para efetores, cascatas de sinalização desreguladas, etc.). No entanto, os estudos sobre as respostas das plantas a múltiplas infecções são relativamente raros, embora se saiba que existem interações entre as vias de defesa. Além disso, estudos sobre interações de plantas com estressores bióticos, como insetos herbívoros, mostraram que a adaptação das plantas a esses estressores é altamente influenciada pela composição da microbiota. Em conjunto, essas observações mostram que estudos com modelos binários (planta-fungo, planta-inseto, etc) não levam em conta a complexidade biológica das interações que ocorrem na natureza e comprometem um futuro entendimento global das respostas das plantas em seu ambiente. Nos últimos 20 anos, o nosso laboratório tem feito contribuições expressivas no entendimento da interação planta-inseto-patógeno. Estes estudos envolvem desde a elucidação de mecanismos de respostas das plantas aos insetos herbívoros e patógenos, bem como na caracterização dos mecanismos adaptativos dos insetos frente às defesas das plantas. Nosso grupo de pesquisa se tornou referência no assunto tanto no país quanto no exterior. Mais recentemente, fizemos uma contribuição muito importante, que reescreve o complexo mecanismos envolvendo a broca da cana-de-açúcar (Diatraea saccharalis) e a podridão causada pelos fungos Fusarium verticillioides e Colletotrichum falcatum. Contrariamente ao entendimento corrente de que fungos oportunistas penetravam nas plantas de cana a partir dos orifícios deixados pelas lagartas no momento da infestação das plantas, mostramos que na verdade, a lagarta é o vetor dos mesmos. Além disso, mostramos que o fungo F. verticillioides controla tanto a planta como o inseto (lagarta e fêmea adulta) a fim de garantir a sua dispersão via produção de voláteis específicos. Não menos importante, foi a descoberta que o fungo é transmitido de forma vertical à geração seguinte, perpetuando-se de forma a maximizar a sua infestação nos campos. Plantas de cana infectadas pelo fungo emitem voláteis que atraem fêmeas sadias para efetuarem a sua oviposição, enquanto que fêmeas de D. saccharalis infectadas pelo fungo são atraídas por plantas não infectadas. Assim, foi descrito um pioneiro estudo da manipulação das plantas e insetos pelo fungo. Este projeto irá capitalizar a expertise das equipes para avançar na fronteira da biologia integrativa da fitossanidade. Combinará o estudo de situações experimentais complexas inspiradas diretamente em condições agronômicas reais com abordagens multidisciplinares apoiadas por habilidades, ferramentas e equipamentos de ponta (microscopia confocal, biologia molecular, instalações para plantas transgênicas, identificação química de VOCs, culturas de insetos e fungos, bioensaios de insetos, RNAseq, sequenciamento de microbiomas, etc). Este projeto será realizado em insetos-praga responsáveis por perdas econômicas consideráveis, como D. saccharalis e fungos e em plantas cultivadas economicamente importantes como cana-de-açúcar e milho. Projeto temático FAPESP. Pesq. Principal.

Apesar da ação antifúngica das proteínas sugarwin, fungos do gênero Colletotrichum e Fusarium ainda são bem-sucedidos causando infecções na cana-de-açúcar e em outras plantas. Portanto, é importante ampliar o entendimento dos determinantes de virulência destes fungos. Moléculas extracelulares são muito importantes para o ciclo infeccioso de diversas espécies fúngicas. Recentemente, foi demonstrado que muitas destas moléculas, em especial enzimas e RNA, atingem o ambiente extracelular por transporte ativo mediado por vesículas extracelulares (EVs). Essas EVs têm sido implicadas em muitas interações entre organismos e estão envolvidas em patogenicidade (Rodrigues, et al., 2011; Alves et al., 2019; Herkert et al., 2019). Foi demonstrado que existe transferência de RNAs entre fungos patogênicos e plantas e vice-versa e é mediado por transporte por vesículas (Cai et al., 2018). As vesículas, portanto, são candidatas importantes para atuar como mediadoras de algumas dessas interações entre fungos e plantas e tem importância no controle de doenças em plantas (Wang, et al., 2017; Bielska May, 2019). Tendo em vista a importância das EVs em diversos processos de interação entre organismos, é importante analisar uma possível interação destas EVs com as proteínas sugarwin.Neste contexto o projeto visa: (i) avaliar o espectro de atividade de proteínas de defesa vegetal em fungos fitopatogênicos de interesse agronômico e em fungos entomopatogênicos e micopatogênicos; (ii) aprofundar o conhecimento dos mecanismos de ação das proteínas sugarwin em fungos filamentosos; (iii) analisar possíveis efeitos destas proteínas em outros mecanismos de interação como vesículas extracelulares (EVs) e micovírus. (AU)

O laboratório do Prof. Marcio de Castro Silva-Filho tem dedicado cerca de duas décadas de pesquisa e formação de recursos humanos no entendimento dos mecanismos moleculares envolvidos na localização subcelular de proteínas, notadamente na planta modelo Arabidopsis thaliana, bem como no entendimento da complexa relação planta-insetos-patógenos. No que concerne ao transporte de proteínas, o grupo tem se esforçado em caracterizar os mecanismos relacionados à especificidade de importação de proteínas em suas respectivas organelas, notadamente nos cloroplastos e mitocôndrias. Este trabalho permitiu a identificação de proteínas de duplo direcionamento a mais de uma organela, bem como caracterizar a evolução de proteínas de duplo direcionamento, conservação entre as plantas e os mecanismos moleculares envolvidos no destino das mesmas às suas organelas. Na linha de pesquisa relacionada à interação plantas-insetos-patógenos, a abordagem se dá principalmente com a cana-de-açúcar, notadamente na identificação e caracterização de genes responsivos ao ataque da broca (Diatraea saccharalis) bem como da presença de fungos oportunistas associados. Não obstante, há particular interesse nos mecanismos adaptativos dos insetos, que permitem contornar as defesas das plantas. Este projeto Temático, tem objetivo de avançar na caracterização das duas Linhas de Pesquisa, a partir de subprojetos originais e que irão contribuir para um melhor entendimento destas duas áreas da biologia de plantas. (AU)

Poucos processos relacionados a biologia vegetal são tão complexos quanto o da
expansão celular. Uma miríade de fatores colaboram para a regulação da expansão
celular, entre eles merecem destaque a turgidez, a presença de celulose cristalina ou
amorfa, a indução/repressão gênica, as modificações proteicas e o fluxo iônico. Estes
fatores bioquímicos, biofísicos e mecânicos são orquestrados por uma, também
complexa, rede de interações hormonais que envolvem auxinas, brassinosteróides,
etileno, citocininas, ácido giberélico e peptídeos. Este projeto é parte de um objetivo
maior, de longo prazo, que visa determinar qual o papel dos peptídeos RALF e o seu
mecanismo de ação na regulação da expansão celular vegetal.

O Laboratório de Bioquímica de Proteínas do Departamento de Ciências Biológicas da
ESALQ, campus Piracicaba, foi criado em 2009 quando da minha contratação. Nosso grupo está em fase de consolidação, com financiamentos prévios porém todos sem montantes expressivos cuja
proposta de trabalho oferece perspectivas inovadoras e possibilidade de sucesso.
Nossa pergunta científica busca entender o desenvolvimento de plantas, mais
especificamente o mecanismo de ação dos peptídeos hormonais, como eles atuam no
nível celular, qual a(s) via(s) de transdução de sinais e quais os efeitos dentro da
fisiologia e desenvolvimento vegetais.

A finalidade deste projeto é oferecer aos recém-contratados, que apresentarem o protocolo de submissão à FAPESP de um pedido de auxílio à pesquisa ou projeto especial, uma contrapartida da universidade.

A exemplo do que ocorre em animais, peptídeos hormonais desempenham papéis importantes no crescimento, desenvolvimento e defesa de plantas. RALF é um peptídeo hormonal ubíquo em plantas que está envolvido com aspectos básicos da biologia celular, provavelmente regulando expansão celular. Dois dos genes RALF, AtRALF1 e AtRALF23, quando sob o controle do forte promotor constitutivo 35S, mostram um fenótipo semianão característico. Intrigante é o fato de somente a expressão do AtRALF23 ser influenciada por brassinosteróides. Estes fatos sugerem que peptídeos hormonais RALF, apesar de altamente conservados, apresentam uma interação com outros hormônios bastante complexa. Nosso objetivo maior é esclarecer a função dos peptídeos RALF em plantas e a inter-relação existente entre os peptídeos e os demais hormônios vegetais. Com base na semelhança e dessemelhança estrutural e também no padrão de expressão, selecionou-se para o presente projeto as isoformas AtRALF1 e AtRALF34. A obtenção de plantas silenciadas e com altos níveis de expressão para ambos os genes será a estratégia para avaliação da função primária dos mesmos. A análise de expressão gênica em larga escala destas plantas e testes de complementação hormonal seguidos da avaliação dos efeitos isolados dos demais hormônios vegetais, complementará o que acreditamos ser um conjunto de informações que ampliará nosso conhecimento sobre os peptídeos da família RALF.

Peptídeos hormonais passaram a integrar a biologia vegetal no final da década
de 90 e estão envolvidos em processos fisiológicos tais como defesa, diferenciação e
desenvolvimento. Dentre os peptídeos hormonais recentemente descobertos, RALF
destaca-se como sendo um peptídeo ubíquo, associado a mecanismos básicos do
desenvolvimento das plantas. Sabe-se que o conhecimento da via de sinalização dos
principais hormônios vegetais foi fundamental para a elucidação de suas funções.
Portanto, propõem-se o emprego de estratégias que visam a identificação e
caracterização de componentes da via de transdução de sinais do RALF com o objetivo
de obter informações sobre a função específica destes peptídeos em plantas.

A pergunta científica que este projeto pretende responder
é qual a função dos peptídeos RALF na bioquímica das plantas e, ultimamente, na
fisiologia vegetal. Especificamente, essa proposta abordará o problema visando a
identificação de proteínas que interajam com o peptídeo RALF. Essa abordagem parte do
princípio de que a identificação de novas proteínas envolvidas na resposta fisiológica do
peptídeo poderá ligar o RALF a vias de transdução de sinais já caracterizadas, ou ainda
melhor, poderá identificar o papel que esses peptídeos desempenham em plantas.

A finalidade deste projeto é oferecer auxílio complementar aos Docentes e pesquisadores da USP, preferencialmente contratados a partir de 1° de Janeiro de 1995, contemplados com projetos de pesquisa financiados por parte de agências de financiamento (FAPESP, CNPq, FINEP, e outras similares).

O fator de alcalinização rápida (RALF) é um hormônio peptídico com aproximadamente 5 kDa (49 resíduos) que foi primeiramente identificado e isolado de folhas de tabaco (Nicotiana tabacum). Tal peptídeo, quando adicionado ao meio de cultura de células de tabaco em suspensão é capaz de causar uma rápida resposta de alcalinização do meio. Fisiologicamente, ainda não se conhece a função do RALF, contudo, quando adicionado em baixas concentrações em soluções nas quais são sendo germinadas plântulas de tomate ou Arabidopsis, este peptídeo causa uma imediata inibição do crescimento da raiz. Sabe-se que o peptídeo RALF regula o pH extracelular e o desenvolvimento do pêlo da raiz através da mobilização de cálcio (Ca+2) extracelular e intracelular. Sua localização na parede celular sugere que o peptídeo exerça sua atividade biológica pela interação com um receptor específico na superfície da membrana da célula. A CML38 é uma proteína ligadora de Ca2+ (ou sensor de Ca2+), contendo domínios ligadores de Ca2+, cada uma com dois motivos EF-hand, uma estrutura ?helix-loop-helix?. O presente relatório fornece dados que provam a interação da proteína CML38 com o peptídeo hormonal RALF, ampliando nosso conhecimento da via de sinalização do mesmo. Nossos resultados mostram que CML38 interage com RALF no sistema de duplo híbrido, que CML38 tal qual RALF é uma proteína secretada, que as duas proteínas fusionadas a partes complementares da proteína fluorescente amarela reconstituem a fluorescência no apoplasto de plantas de tabacco e que nos ensaios de precipitação com GST ocorre também a interação in vitro.

No laboratório do Prof. Marcio de Castro Silva-Filho há um interesse em duas áreas principais de pesquisa: 1) transporte intracellular de proteínas e, 2) estudo da interação planta-insetos herbívoros. Estes temas têm sido desenvolvidos com sucesso ao longo dos anos aos quais o grupo teve reconhecimento nacional e internacional. A contribuição para estas áreas pode ser constatada pela publicação de artigos em revistas internacionais de impacto além da atuação como [...] de importantes revistas científicas e também de agências de fomento nacionais e internacionais. Um projeto temático em andamento será englobado pelo Projeto BIOEN, baseado no estudo das interações cana-de-açúcar/insetos herbívoros. Portanto, todos os objetivos do projeto relacionado ao transporte intracelular de proteínas serão mantidos, embora não façam parte do Projeto BIOEN. A interação planta-inseto herbívoros é um sistema dinâmico, submetido a variações contínuas e alterações. As plantas desenvolveram diferentes mecanismos para reduzir o ataque de insetos, via ativação de respostas específicas que ativam cascatas metabólicas diferentes que alteram consideravelmente sua composição química e aspectos físicos. Por outro lado, os insetos desenvolveram várias estratégias para superar as barreiras produzidas pelas plantas, permitindo a sua alimentação, crescimento e reprodução nas plantas hospedeiras. Este projeto tem por objetivo responder importantes questões relacionadas à complexa interação entre a cana-de-açúcar e insetos herbívoros, utilizando-se de várias abordagens, que incluem: 1) caracterizar a resposta da cana às principais pragas da cultura; 2) entender os mecanismos adaptativos das pragas da cana; 3) analisar em larga escala a expressão de serino proteinases (SP) e inibi dores de proteinases (IP) de cana em resposta à herbivoria causada pela broca da cana (Diatraea saccharalis); 4) determinar a localização subcelular das SPs e IPs; 5) caracterizar as enzimas digestivas presentes na lagarta gigante Telchin licus (Drury) com o objetivo de bloquear sua atividade proteolítica com inibidores de proteinases e 6) usar Physcomitrella patens como um modelo para o entendimento das respostas da plantas a ferimentos e patógenos que infectam a cana após herbivoria. (AU)

O propósito do presente projeto é identificar e caracterizar polipeptídeos hormonais em plantas de cana-de-açúcar (Saccharum spp.) que funcionam como sinais intra e intercelulares associados a diferentes processos fisiológicos, principalmente defesa e desenvolvimento vegetal. Desta forma, os objetivos específicos deste projeto são:obtenção de suspensões celulares de cana-de-açúcar e desenvolvimento do ensaio de alcalinização;extração e isolamento de polipeptídeos hormonais ativos no ensaio de alcalinização; identificação e caracterização funcional dos genes precursores dos polipeptídeos.