O papel da fumarase na gramínea C4 Setaria viridis
A enzima fumarase desempenha um papel central no ciclo do ácido tricarboxílico (TCA), catalisando a hidratação reversível do ácido fumárico em ácido málico, atuando como uma das principais reguladoras desse processo. Em plantas C₃, estudos indicam que a redução na expressão da fumarase pode afetar não apenas a respiração celular, mas também outras vias metabólicas, como a fotossíntese e o acúmulo de carbono. Essa relação é ainda mais relevante em plantas C₄, nas quais o malato funciona como substrato tanto para a fotossíntese quanto para a respiração mitocondrial. Setaria viridis destaca-se como modelo para estudos em sistemas C₄ devido a características como porte reduzido, genoma compacto, ciclo de vida curto e proximidade filogenética com culturas bioenergéticas, como cana-de-açúcar e milho. Para investigar o impacto da fumarase no crescimento e acúmulo de biomassa, plantas de S. viridis com expressão reduzida dessa enzima — previamente geradas pelo grupo de pesquisa — foram analisadas em diferentes estágios de desenvolvimento. Os eventos transgênicos 1, 2 e 3 foram avaliados quanto a fenótipos, biomassa, produtividade e atividade respiratória mitocondrial. Os resultados revelaram que a redução da expressão da fumarase está diretamente associada às alterações fenotípicas e respiratórias. O evento 1, com o maior nível de knockdown da enzima, resultou em plantas menores, biomassa reduzida, atraso no florescimento e prolongamento do ciclo de vida. Além disso, essas plantas exibiram uma drástica diminuição no número de sementes, embora com aumento no peso individual das sementes, e sinais de comprometimento respiratório, possivelmente ligado à disfunção gerada na cadeia de transporte de elétrons (CTE). Os resultados obidos reforçam a importância da fumarase na integração entre metabolismo energético, desenvolvimento vegetal e produtividade em espécies C₄.