As antocianinas são pigmentos flavonoides que produzem coloração vermelha, roxa e azul em flores e frutos. A biossíntese é tipicamente ativada pelo complexo MBW, composto pelas proteínas MYB, bHLH e WD40. Embora muitos estudos tenham identificado ativadores de antocianinas, no entanto, o conhecimento é escasso sobre como as plantas previnem a deposição anormal ou excessiva de pigmentos.
Com refere a Academia Chinesa de Ciências os cultivares de pera de casca vermelha oferecem um excelente modelo de estudo, dado que mutações espontâneas em gemas produzem frequentemente diferenças marcantes na cor da casca. No entanto, ainda não é totalmente clara a base molecular subjacente a essas variações naturais de cor. Devido a esses desafios de falta de conhecimento, os cientistas consideram haver a necessidade de investigação aprofundada dos mecanismos regulatórios que suprimem a formação de pigmentos em peras.
Investigadores da Universidade Agrícola de Nanjing, na China, e instituições colaboradoras publicaram na revista Horticulture Research, uma caracterização funcional detalhada do fator de transcrição PuKAN4 da pera. Ao integrar transcriptómica, ensaios de superexpressão génica, testes de reporte de dupla luciferase e análises de interação proteica, o estudo revelou que PuKAN4 atua como um potente repressor da biossíntese de antocianinas. A investigação demonstrou como PuKAN4 interage com importantes reguladores de antocianinas – incluindo PuMYB10, PuMYB114 e PubHLH3 – para moldar o desenvolvimento da pigmentação vermelha na pera.
A equipa de investigadores começou por comparar a cultivar de casca verde ‘Nanguo’ com o mutante natural de broto vermelho ‘Hongnanguo’, e verificou que o número de antocianinas é maior no mutante vermelho. O perfil transcriptómico identificou PuKAN4 como um gene significativamente superexpresso nas cascas dos frutos vermelhos. Ensaios funcionais em tabaco, calos de pera e frutos de pera demonstraram que a superexpressão de PuKAN4 reduziu drasticamente o teor de antocianinas e regulou negativamente genes estruturais PuDFR, PuANS e PuUFGT.
Ensaios de dupla luciferase mostraram que PuKAN4 sozinho não ativa promotores relacionados à pigmentação, mas reprime fortemente a ativação desencadeada por PuMYB10 e PuMYB114. Análises de interação proteína-proteína — incluindo o sistema de dois híbridos em levedura, o ensaio de GST pull-down e a complementação de luciferase confirmaram que PuKAN4 se liga fisicamente a PuMYB10 e PuMYB114 .
Os investigadores consideram importante que a interação não impede a formação do complexo MYB – PubHLH3, mas diminui a atividade transcricional.
A análise do promotor revelou um elemento CAACCA de reconhecimento de MYB em PuKAN4. Os investigadores relatam que tanto PuMYB10 como o PuMYB114 ativaram fortemente fragmentos promotores contendo esse motivo, o que mosstra que os ativadores MYB induzem diretamente a expressão de PuKAN4, o que estabelece um circuito de retroalimentação regulatória: os ativadores MYB estimulam a biossíntese de antocianinas enquanto induzem simultaneamente PuKAN4, que dessa forma restringe a ativação excessiva da via metabólica.
“A coloração da fruta é uma característica fundamental para a preferência do consumidor, mas a produção de pigmentos deve ser precisamente regulada para manter o equilíbrio metabólico”, referiu um dos investigadores envolvidos no estudo.
“Nossa descoberta do circuito de retroalimentação de PuKAN4 explica como as peras previnem o acumular excessivo de antocianinas, que poderia, de outra forma, perturbar a alocação de carbono e a estabilidade metabólica. Esse mecanismo destaca a sofisticada coordenação entre ativadores e repressores em espécies frutíferas perenes e aprofunda a compreensão de como as plantas ajustam as vias metabólicas secundárias”, acrescentou o investigador.
A investigação veio oferecer uma estrutura genética valiosa para o melhoramento de cultivares de pera com coloração vermelha mais intensa e estável. Compreender como PuKAN4 modula a biossíntese de antocianinas permite uma manipulação mais direcionada das vias de pigmentação usando melhoramento convencional, marcadores moleculares ou abordagens de edição genética. A identificação de um circuito de retroalimentação ativador-repressor oferece informações aplicáveis a outras culturas frutíferas onde a qualidade da cor e a homeostase metabólica são preocupações importantes.
Em última análise, o desvendar da função de PuKAN4 ajuda a pavimentar o caminho para estratégias de horticultura de precisão que melhoram a aparência dos frutos, a resiliência ao stress e a comercialização.
