Alterações histomorfológicas e moleculares durante a embriogênese somática de cana-de-açúcar em resposta ao 5-Azacitidina

O 5-Azacitidina (5-AzaC) é um inibidor da metilação do DNA amplamente utilizado em protocolos de embriogênese somática (ES) em diversas espécies vegetais. No entanto, seu efeito na regulação de proteínas envolvidas na ES em cana-de-açúcar é desconhecido. Neste estudo, avaliou-se o efeito do 5-AzaC no desenvolvimento de embriões somáticos durante a ES de cana-de-açúcar e suas alterações histomorfológicas, bem como a identificação de proteínas diferencialmente acumuladas em resposta ao 5-AzaC, usando a análise proteômica baseada em espectrometria de massas. Calos embriogênicos (CE) foram induzidos, multiplicados por três subcultivos e, em seguida, transferidos para o meio de cultivo de pré-maturação contendo 0; 1; 5 e 10 µM de 5-AzaC e mantidos por 21 dias na ausência de luz. Os CEs foram transferidos para o meio de maturação e cultivados até o 49º dia para contagem de embriões somáticos e mensuração de matéria fresca. Na análise proteômica foram comparados os CEs ao final da pré-maturação na condição controle e com 1 µM de 5-AzaC. Os tratamentos contendo 1 e 5 µM de 5-AzaC apresentaram valores superiores no número de embriões somáticos em comparação com o controle, e valores mais expressivos de matéria fresca foram observados apenas no tratamento com 1 µM. A análise histomorfológica revelou a constante presença de estruturas de reserva em CEs provenientes do tratamento com 1 µM de 5-AzaC. Foram identificadas 72 proteínas diferencialmente acumuladas em resposta ao 5-AzaC, sendo a maioria relacionada ao metabolismo do carbono. A proteína Histona H3 foi down-acumulada na presença de 5-AzaC. Redes de interação proteína-proteína mostraram a conexão de proteínas-chave envolvidas na atividade de metabolismo celular, além de proteínas centrais na regulação da transcrição, reparo de DNA e estabilidade cromossômica interagindo com proteínas detoxificadoras de espécies reativas de oxigênio na presença de 5-AzaC. Esses resultados indicam que o 5-AzaC impacta positivamente a ES de cana-de-açúcar, alterando o acúmulo de estruturas de reserva nas células embriogênicas que pode contribuir para organização somática e progressão embrionária. A nível molecular, o 5-AzaC regula vias metabólicas complexas e possivelmente os níveis de metilação do DNA. Além disso, esses resultados fornecem novas evidências sobre os mecanismos moleculares subjacentes à regulação epigenética na ES de plantas, com importantes implicações para o desenvolvimento de novas estratégias biotecnológicas para a cultura da cana-de-açúcar.