Um cromossomo

Jun 22, 2023

Biologia das Comunicações, volume 6, número do artigo: 867 (2023) Citar este artigo

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Ruibarbo é o nome coletivo de várias plantas perenes do gênero Rheum L. e da família Polygonaceae. São uma das ervas mais antigas, comumente usadas e importantes na medicina tradicional chinesa. O ruibarbo é uma importante fonte de antraquinonas, mas a forma como são sintetizadas permanece em grande parte desconhecida. Aqui, geramos uma montagem da sequência do genoma de um importante ruibarbo medicinal R. tanguticum no nível cromossômico, com 2,76 Gb montados em 11 cromossomos. O genoma é moldado por dois eventos recentes de duplicação do genoma completo e explosões recentes de retrotransposons. Análises metabólicas mostram que as principais antraquinonas são sintetizadas principalmente em suas raízes. A análise transcriptômica revela um módulo de coexpressão com alta correlação com a biossíntese de antraquinona que inclui genes-chave da chalcona sintase. Um gene CHS, quatro CYP450 e dois genes BGL envolvidos no metabolismo secundário apresentam níveis de expressão significativamente regulados positivamente nas raízes em comparação com outros tecidos e agrupados no módulo de coexpressão, o que implica que eles também podem atuar como genes candidatos para a biossíntese de antraquinona. Este estudo fornece informações valiosas sobre as bases genéticas da biossíntese de antraquinona que facilitarão melhores práticas de melhoramento e propriedades agronômicas do ruibarbo no futuro.

O ruibarbo é uma erva antiga e importante, com raízes grossas, caules ocos e eretos e pequenas flores branco-esverdeadas ou vermelho-púrpura agrupadas ao longo dos ramos1. O nome Ruibarbo abrange aproximadamente 60 espécies de plantas do gênero Rheum L. da família Polygonaceae2. O ruibarbo tem sido usado principalmente para fins medicinais na Ásia, embora vários ruibarbos comestíveis sejam usados ​​na Europa e no Oriente Médio. Dos quais, o caule de R. rhabarbarum é comumente usado para fazer torta de ruibarbo, que é uma sobremesa tradicional nos Estados Unidos e também popular no Oriente Médio e no Canadá. Além disso, as raízes e o rizoma de R. tanguticum Maxim. e duas outras espécies (R. officinale Baill. e R. palmatum L.) foram oficialmente adotadas na Farmacopeia Chinesa e na Farmacopeia Coreana usando o nome comum de medicamento “Da huang” devido à sua atividade laxante3. Entre os três ruibarbos medicinais, R. tanguticum Maxim. (Fig. 1a) possui excelente tolerância a ambientes alpinos. Na natureza, R. tanguticum Maxim. distribui-se principalmente no planalto Qinghai-Tibete e é adjacente às margens da floresta (vales ou prados arbustivos), com altitudes que variam de 2.300 a 4.200 m4. É uma importante planta medicinal no noroeste da China (Gansu, Qinghai e Tibete) que é benéfica para as economias locais.

um Habitat de R. tanguticum. b Visão geral do genoma de R. tanguticum. Trilhas diferentes (movendo-se para dentro) denotam cromossomos (I); (II) densidade de elementos ciganos em janelas deslizantes de 500 kb (mínimo–máximo, 0–1,0); (III) densidade de elementos Copia em janelas deslizantes de 500 kb (mínimo–máximo, 0–1,0); (IV) conteúdo de GC em janelas deslizantes de 500 kb (mínimo-máximo, 0–0,5); (V) densidade de repetição em janelas deslizantes de 500 kb (mínimo-máximo, 0–1,0); (VI) densidade genética em janelas deslizantes de 500 kb (mínimo-máximo, 0-50); (VII) densidade de RNA não codificante em janelas deslizantes de 500 kb (mínimo-máximo, 0–30); (VIII) blocos sintênicos identificados.

Estudos modernos do ruibarbo identificaram seus constituintes químicos5,6, atividades farmacológicas7,8 e mecanismos funcionais2,9 de forma mais científica e rigorosa. Extensas investigações fotoquímicas levaram ao isolamento e identificação de mais de 120 compostos das raízes e folhas do ruibarbo, que fornecem evidências químicas dos seus efeitos farmacológicos10. Os principais compostos biologicamente ativos do ruibarbo são uma variedade de compostos fenólicos, incluindo antraquinonas, antronas, estilbenos, flavonóides, diantronas, taninos, polifenóis e cromonas2,11. Embora o ruibarbo seja uma importante fonte de antraquinonas, os efeitos farmacológicos mais abundantes no ruibarbo são o resultado da ação conjunta de várias antraquinonas2. As antraquinonas são os componentes ativos de muitas plantas medicinais tradicionais que são conhecidas há muito tempo pelos seus efeitos laxantes2,12. Por exemplo, em um ensaio clínico randomizado, duplo-cego e controlado por placebo, conduzido por Neyrinck et al.13, eles relataram que a suplementação com extrato bruto rico em antraquinona promove bactérias produtoras de butirato e ácido graxo de cadeia curta, que é um laxante eficaz. para o tratamento da constipação crônica. Eles também demonstraram que a suplementação oral diária de extrato de ruibarbo durante 30 dias era segura mesmo em doses mais elevadas (25 mg por dia, calculada como reína). Outro ensaio clínico randomizado, duplo-cego e controlado por placebo descobriu que cápsulas de antraquinonas foram usadas como um medicamento seguro e eficaz e mostraram efeitos óbvios na icterícia em 80 pacientes com icterohepatite14. Além disso, o derivado antraquinona do ruibarbo: emodin15, aloe-emodin16, rhein17, physcion18 e chrysophanol19 são os principais componentes biologicamente ativos que demonstraram de forma convincente suas capacidades de exibir atividades hepatoprotetoras, nefroprotetoras, antiinflamatórias, antioxidantes, anticancerígenas e antimicrobianas, que dar apoio à lógica por trás de vários dos seus potenciais usos medicinais. No entanto, é necessária mais exploração sobre seus mecanismos, biodisponibilidade e segurança. Além disso, o atual uso clínico e comercial de antraquinonas também criou uma demanda urgente para sua biossíntese, em vez da extração natural de plantas.