Identificação de genes com expressão tecido-específica em Cannabis sativa

O cânhamo e a maconha são plantas da espécie Cannabis sativa L. que tem aplicações na indústria têxtil e farmacêutica, respectivamente. A porcentagem do fitocanabinoide delta-9-tetrahidrocanabinol (THC) é o critério para determinar se uma planta de C. sativa é do tipo cânhamo (< 0,3% THC) ou maconha (> 0,3% THC). Os fitocanabinoides são sintetizados e armazenados em tricomas glandulares, majoritariamente em flores femininas de maconha, enquanto as fibras são retiradas do caule de cânhamo. O uso de tecidos específicos para diferentes finalidades e o aumento da quantidade de dados públicos de RNA-Seq de C. sativa nos motivou a identificar genes com expressão tecido específica ou preferencial (TE) em canábis. Os dados de expressão gênica (expressos em TPM) e metadados das amostras de RNA-Seq foram obtidos no atlas de expressão da canábis (Barbosa-Xavier, Almeida-Silva e Venancio; dados não publicados). Para a identificação de genes TE foram usados os tecidos com pelo menos 10 biosamples depositadas, a saber: tricoma, folha, flor, raiz, hipocótilo e fibras do floema. Os padrões de expressão gênica foram analisados com o pacote R TissueEnrich (com o parâmetro maxNumberOfTissues = 3) e com o índice de especificidade de tecido (TAU) (threshold de 0.80). Foram considerados TE os genes com TAU de ao menos 80% e expressão 5 vezes maior em um tecido em comparação com todos os demais. Para enriquecimento funcional e de vias foram utilizadas, respectivamente, as ferramentas Blast2GO e BlastKOALA. Identificamos 1287 genes TE de raiz, 1004 de flor, 340 de tricoma, 237 de hipocótilo, 227 de folha e 40 de fibras do floema. As análises de enriquecimento indicaram que os genes TE estão envolvidos em funções características de cada tecido. Hipocótilo, tecido diretamente envolvido no desenvolvimento do caule e fibras, apresentou genes intimamente relacionados com a deposição de parede celular. Em fibras do floema tem-se a expressão de genes especialmente envolvidos no alongamento do caule. O perfil de expressão de genes TE de hipocótilo e fibras do floema reflete a importância destes tecidos no desenvolvimento e qualidade das fibras de cânhamo. Em tricomas observamos genes TE cruciais na biossíntese de fitocanabinóides, terpenóides e flavonóides, compostos que, juntos, interferem na composição e qualidade dos extratos de interesse medicinal e terapêutico. Com este trabalho conseguimos traçar um perfil gênico para diferentes tecidos de canábis, gerando dados valiosos para futuras pesquisas e aplicações biotecnológicas no desenvolvimento de fibras e biossíntese de fitocanabinóides.