As espécies de Uncaria são conhecidas principalmente por suas propriedades medicinais, apresentando centenas de substâncias bioativas. São utilizadas na medicina tradicional nos países que ocorrem, como droga vegetal e na forma de suplementos. Isso faz de Uncaria como um importante recurso genético. No entanto, pouco se sabe sobre aspectos genômicos das espécies de Uncaria neotropicais. Recursos genômicos tais como uma sequência de referência para o genoma nuclear do gênero, um transcriptoma para anotação dos genes de interesse medicinal para as espécies de Uncaria neotropicais e as sequências completas de seus plastomas, ainda representam uma lacuna no conhecimento científico. Além disso, uma análise refinada desses plastomas de forma a identificar regiões barcode que discriminem as espécies neotropicais também ainda não foi realizada. Nesse sentido, nosso objetivo é identificar o estado atual do conhecimento científico sobre aspectos medicinais das espécies de Uncaria neotropicais, bem como, gerar recursos genômicos para essas espécies, incluindo o sequenciamento e a anotação dos genomas nuclear e cloroplastidial. Será possível compreender aspectos evolutivos relacionados aos genomas da família Rubiaceae, a identificação e a caracterização de genes de interesse medicinal e o desenvolvimento de ferramentas moleculares para certificação de produtos oriundos de espécies do gênero Uncaria do Neotrópico, sendo essas ferramentas, produtos inovadores dessa proposta.

Objetivo Geral 

            Identificar o estado atual do conhecimento científico sobre aspectos medicinais das espécies de Uncaria neotropicais, bem como, gerar os primeiros recursos genômicos para essas espécies, incluindo o sequenciamento e a anotação dos genomas nuclear e cloroplastidial, permitindo uma compreensão de aspectos evolutivos relacionados aos genomas da família Rubiaceae, a identificação e a caracterização de genes e vias metabólicas de interesse medicinal e o desenvolvimento de ferramentas moleculares para certificação de protudos oriundos de espécies do gênero Uncaria do Neotrópico.

Objetivos específicos

• Identificar o estado atual do conhecimento científico sobre as duas espécies de Uncaria do continente americano dando enfase em nas propriedades medicinais (formas de uso, aplicação, partes da planta utilizadas, fitometabólitos identificados, etc);
• Comparar os estudos com espécies de Uncaria americanas com os das demais espécies do gênero, especialmente Uncaria rhynchophylla, na qual já vem sendo amplamente utilizada na indústria e na medicina tradicional chinesa, desenvolvendo então uma agenda de pesquisa com uma análise prioritária de estudos a serem desenvolvidos com as espécies de Uncaria do continente americano;
• Sequenciar e anotar o genoma nuclear de Uncaria tomentosa e Uncaria guianensis, e utilizá-los para identificar e caracterizar os genes e as vias metabólicas de biossíntese de rincofilina e isorincofilina que são os principais alcalóides extraídos dessas espécies e que são conhecidos por conferir diversas propriedades medicinais à outras espécies do gênero;
• Sequenciar e anotar o genoma cloroplastidial de Uncaria tomentosa e Uncaria guianensis e utilizá-los em uma abordagem de genômica comparativa com outras espécies da família Rubiaceae, idenfiticando como a evolução moldou a estrutura e a composição desses genomas ao longo do tempo;
• Utilizar dos genomas cloroplastidiais obtidos para identificar regiões hipervariárias, desenvolver primers para acessar essas regiões e testá-las quanto a sua eficiência na identificação taxonômica molecular das espécies do gênero Uncaria, dando subsídios para a certificação de fitoterápicos que mencionem tais espécies em sua composição.

Obter um genoma de referência para as espécies neotropicais do gênero Uncaria pode permitir a identificação e a caracterização de genes e vias metabólicas de interesse medicinal, como é o caso da rincofilina e da isorincofilina. Até o presente momento, apesar da importância econômica e de uso das plantas do gênero Uncaria, ainda não foi sequenciado e disponibilizado em bases de dados públicas um genoma de referência para alguma das espécies desse gênero. Um estudo recente do transcriptoma de U. rhynchophylla (espécie asiática) demonstrou que a biossíntese da rincofilina e da isorincofilina parece ser afetado pela presença de etileno (Li et al., 2022). A obtenção dos genomas de U. guianenses e U. tomentosa, além de servirem como genomas de referência para o gênero, podem ser utilizados para avaliar os genes e as vias metabólicas envolvidos da biossíntese de rincofilina e da isorincofilina nas espécies de Uncaria neotropicais, além de também permitir avaliar outros genes de interesse medicinal envolvidos nas várias ações medicamentosas já conhecidas para essas espécies.

A obtenção de plastomas de Uncarias do Neotrópico, além de permitir avaliar a evolução desses genomas, pode viabilizar o desenvolvimento de marcadores moleculares para identificação taxonômica molecular potencialmente úteis na certificação de fitoterápicos. Até o momento dois genomas cloroplastidiais já foram obtidos para espécies de Uncaria (U. rhynchophylla e U. scandens) e o sequenciamento das espécies neotropicais pode permitir avaliar como a evolução moldou a estrutura e a composição desses genomas utilizando uma abordagem de genômica comparativa, ou seja, avaliando a existência de polimorfismos, variações estruturais, perda ou ganho de genes, repetições, etc (Nunes et al., 2020; Souza et al., 2019). Além disso, as análises que identificam hotspots mutacionais nesses genomas podem ser utilizadas para identificar e desenvolver marcadores de DNA barcode, com capacidade de discriminar as diferentes espécies de Uncaria. O desenvolvimento e a validação de primers para acessar essas regiões genômicas podem servir como ferramentas moleculares uteis no processo de certificação de fitoterápicos, uma vez que esse é considerado um modo eficiente e acurado de identificação taxonômica das espécies que são incluídas em misturas de plantas em medicamentos, como já vem sendo retratado na literatura (Tang et al., 2016; Cao et al., 2022, Xu et al., 2022).