Cientistas desenvolvem ferramenta para estudo do genoma da cana-de-açúcar

08/05/2012

Por Fábio de Castro
Agência FAPESP – Uma ferramenta desenvolvida por um grupo de pesquisadores do Brasil e dos Estados Unidos deverá ajudar a comunidade científica a estudar inúmeros aspectos do complexo genoma da cana-de-açúcar.

 

Pesquisadores do Brasil e dos EUA descrevem construção de biblioteca de variedade da planta produzida a partir da clonagem, em bactérias, de trechos de seu DNA. Método pode ser usado em diversas linhas de estudos (foto: Eduardo Cesar/FAPESP)

Um artigo publicado pelo grupo no veículo de acesso aberto Bio Med Central Research Notes descreveu a construção e sequenciamento da biblioteca de Cromossomo Artificial de Bactéria (BAC) de uma importante variedade comercial de cana-de-açúcar.
As bibliotecas BAC são consideradas ferramentas fundamentais para a caracterização detalhada de regiões cromossômicas que contêm genes de interesse. O uso de clones dessas bibliotecas possibilita o mapeamento físico em ampla escala do genoma.
Participaram do estudo cientistas do Centro de Biologia Molecular e Engenharia Genética (CBMEG) e do Departamento de Genética e Evolução do Instituto de Biologia (IB) da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), da Embrapa Informática na Agricultura e do Instituto de Genômica da Universidade do Arizona, em Tucson (Estados Unidos).

Segundo o autor principal do estudo, Paulo Arruda, professor do IB-Unicamp e coordenador do Laboratório de Estudo da Regulação da Expressão Gênica do CBMEG, o sequenciamento de um genoma complexo como o da cana-de-açúcar poderá ajudar a comunidade científica a identificar genes úteis e compará-los com os genomas de outras plantas.
“Usamos essa ferramenta para entender a relação filogenética – isto é, o parentesco evolucionário – entre os genomas da cana-de-açúcar, do sorgo e do milho. O artigo descreve como foi preparada a biblioteca, desde a fragmentação de um trecho do genoma até a clonagem e a análise. Essa ferramenta poderá ser utilizada por grupos que estudam diferentes aspectos do genoma da cana-de-açúcar”, disse Arruda à Agência FAPESP.

O grupo liderado por Arruda tem trabalhado há anos com diversos aspectos do genoma da cana-de-açúcar. Atualmente, uma das principais questões de interesse envolve a relação genética, ao longo da evolução, entre a cana-de-açúcar e outras espécies importantes para a evolução, como o milho e o sorgo.
Há algum tempo, o grupo trabalha com a hipótese de que o milho tenha se originado a partir do cruzamento de duas espécies provenientes da mesma família.
“Nossa hipótese é que um ancestral da cana-de-açúcar pode estar envolvido nesse processo. Mas, para tentar responder a essa questão, precisamos sequenciar pelo menos uma parte do genoma da cana-de-açúcar”, explicou Arruda.

O genoma da cana-de-açúcar, no entanto, possui cerca de 750 milhões de nucleotídeos – as “letras” que formam o código genético –, o que torna seu sequenciamento extremamente complexo.
“Uma das possibilidades para se lidar com isso é construir uma biblioteca BAC. Primeiro, ‘fatiamos’ o genoma em pedaços menores, de cerca de 125 mil nucleotídeos em média. Depois, clonamos esses trechos menores em bactérias. Com uma coleção de bactérias com aqueles genes, podemos produzir rapidamente grande quantidade desse DNA para estudo”, contou Arruda.

Ferramenta disponível

No artigo agora publicado, os cientistas descrevem como prepararam uma coleção de 136 mil diferentes bactérias, cada uma delas carregando um trecho de 125 mil nucleotídeos do genoma da cana-de-açúcar.
“Mostramos como pegamos uma amostra dessa biblioteca, ao acaso, e sequenciamos as pontas desses fragmentos de 125 mil nucleotídeos e pudemos compará-los com o genoma do sorgo”, disse Arruda.
Os pesquisadores encontraram no genoma do sorgo o que seria a correspondência dos trechos clonados do genoma da cana-de-açúcar.

“Foi uma primeira análise bem rápida, mostrando que esses fragmentos se distribuem muito bem e revelam que é possível – do ponto de vista da constituição em nucleotídeos – que o correspondente haploide do genoma da cana-de-açúcar seja um pouco menor que o do sorgo”, explicou Arruda.
De acordo com Arruda, outros grupos poderão utilizar a ferramenta para estudar aspectos completamente diferentes do genoma da cana-de-açúcar, como, por exemplo, fragmentos específicos que controlam o desenvolvimento da planta, ou estudos de citologia focados na organização do cromossomo no interior da célula.

“Uma vez construídas, essas bibliotecas podem ser úteis para inúmeros tipos de estudos”, disse.
O artigo A BAC library of the SP80-3280 sugarcane variety (Saccharum sp.) and its inferred microsynteny with the sorghum genome, de Paulo Arruda e outros, pode ser lido em www.biomedcentral.com/1756-0500/5/185/abstract.