Orientador: Jesus Aparecido Ferro / Coorientador: José Belasque Júnior / Banca: Francisco André Ossamu Tanaka / Banca: Roberto Hirochi Herai / Banca: Helen Alves Penha / Banca: Henrique Ferreira / Resumo: Os citros são um grupo de espécies vegetais, com alto potencial produtivo, porém, acometido por várias doenças. Do gênero de bactérias Xanthomonas, três espécies são patogênicas a citros: Xanthomonas citri subsp. citri, agente causal do cancro cítrico, uma das doenças de maior preocupação da citricultura; X. fuscans subsp. aurantifolii tipos B e C, que causam a cancrose; e X. alfalfae subsp. citrumelonis, responsável por causar a mancha bacteriana dos citros. Diante disso, o objetivo desse trabalho foi a análise e descrição, em nível anatômico e ultraestrutural, dos processos de infecção de bactérias do gênero Xanthomonas, causadoras de doenças em citros, a correlação do fenótipo da interação XfaC-citros com o transcriptoma e a análise dos fatores de virulência das estirpes estudadas. O processo de infecção das estirpes Xac306, Xac636, Xac828, Xacm1510, XfaC1632 e XfaC1630 em lima ácida 'Galego' e/ou laranja doce 'Hamlin', foi avaliado em diferentes períodos de infecção, pelas técnicas de microscopia de luz e eletrônicas de varredura e transmissão. As seguintes características relacionadas a virulência das estirpes foram avaliadas: formação in vitro de biofilme, produção de goma, motilidade "swimming" e auto agregação celular. Os resultados mostraram que Xac306 é a estirpe mais agressiva dentre as demais, visto pelos sintomas e pela intensidade das alterações anatômicas no tecido de 'Hamlin' e 'Galego'. O processo de infecção em lima ácida 'Galego' foi semelhante em todas as ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Citrus are a diverse group of plant species, with high yield potential, but affected by several diseases. The bacteria genus Xanthomonas has three species pathogenic to citrus: Xanthomonas citri subsp. citri, causal agent of citrus canker, one of the most important diseases of citrus crop; X. fuscans subsp. aurantifolii types B and C, causing citrus cancrosis; and X. alfalfae subsp. citrumelonis, which causes citrus bacterial spot. Therefore, the goal of this work was to analyze and describe, at the anatomical and ultrastructural level the infectious processes of Xanthomonas causing diseases in citrus, the correlation of the XfaC-citrus interaction phenotype with the transcriptome and the comparative analysis of virulence related factors, in order to elucidate morphophysiological traits of host-pathogen interaction. The infection process of Xac306, Xac636, Xac828, Xacm1510, XfaC1632 and XfaC1630 strains in 'Galego' Mexican lime and 'Hamlin' sweet orange were evaluated at different points of infection by light microscopy and scanning and transmission electron microscopy. The following virulence related characteristics of the strains were evaluated: in vitro biofilm formation, gum production, swimming motility and cellular auto aggregation. The results showed that Xac306 is the most aggressive strain among the others, due to the intensity of the symptoms and anatomical alterations in 'Hamlin' and 'Galego' tissue. The infection process in the susceptible host ('Galego' Mexican l... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Made available in DSpace on 2015-10-06T13:02:51Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-06-19. Added 1 bitstream(s) on 2015-10-06T13:19:26Z : No. of bitstreams: 1 000849134_20170101.pdf: 429152 bytes, checksum: abd1abadcca0b3fa8264300bc2c7ad0a (MD5) Bitstreams deleted on 2017-01-02T15:03:47Z: 000849134_20170101.pdf,. Added 1 bitstream(s) on 2017-01-02T15:05:06Z : No. of bitstreams: 1 000849134.pdf: 2667968 bytes, checksum: 472c913350f7049ae593ecc260ae5639 (MD5) / A bactéria Xanthomonas citri subsp. citri (Xcc) é o agente causal do cancro cítrico, uma doença que afeta quase todos os tipos de culturas de citros. A produção de determinados fatores de patogenicidade em Xcc é regulado por um grupo de genes chamados rpf, que codificam elementos de um sistema de comunicação célulaFcélula chamada de quórum sensing (QS), mediado por moléculas da família do fator difusível de sinal (DSF). A interferência com a sinalização célulaFcélula, também denominado quórum quenching, seja por degradação do sinal ou excesso de produção tem sido sugerido como estratégia para controlar doenças bacterianas. Nesse estudo, foram isoladas três cepas provenientes de folhas de citros que apresentaram alta capacidade de perturbar a sinalização QS em Xcc. Ensaios de patogenicidade em laranja doce (Citrus sinensis (L.) Osbeck) mostraram que as bactérias pertencentes ao gênero Pseudomonas e Bacillus têm forte capacidade de reduzir a severidade da doença. Estes efeitos foram associados a alteração na aderência bacteriana e a formação de biofilme, fatores que são conhecidos por contribuir para a virulência de Xcc. Essas bactérias quórumFquenching podem ser um instrumento extremamente útil para o processo de controle biológico e oferecer uma alternativa para o tratamento tradicional de cobre, atualmente utilizado para o tratamento do cancro cítrico / The bacterium Xanthomonas citri subsp. citri (Xcc) is the causal agent of citrus canker, a disease that affects almost all types of citrus crops. The production of particular pathogenicity factors in Xcc is controlled by a cluster of genes named rpf, which encode elements of cellFcell communication system called Quorum Sensing (QS), mediated by molecules of the Diffusible Signal Factor (DSF) family. Interference with cellFcell signaling, also termed quorum quenching, either by signal degradation or overFproduction has been suggested as strategy to control bacterial disease. In this study, we isolated three bacterial strains from citrus leaves that displayed a high ability to disrupt QS signaling in Xcc. Pathogenicity assays in sweet orange (Citrus sinensis (L.) Osbeck) showed that bacteria belonging to the genera Pseudomonas and Bacillus also have a strong ability to reduce the severity of citrus canker disease. These effects were associated with alteration in bacterial attachment and biofilm formation, factors that are known to contribute to Xcc virulence. These quorumFquenching bacteria may represent a highly valuable tool in the process of biological control and offer an alternative to the traditional copper treatment currently used for the treatment of citrus canker disease

Made available in DSpace on 2016-04-01T17:55:00Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-08-04. Added 1 bitstream(s) on 2016-04-01T18:00:45Z : No. of bitstreams: 1 000860186_20160804.pdf: 237722 bytes, checksum: 99252673c7b9a303744a1706fa82e67b (MD5) Bitstreams deleted on 2016-08-05T12:20:24Z: 000860186_20160804.pdf,. Added 1 bitstream(s) on 2016-08-05T12:20:59Z : No. of bitstreams: 1 000860186.pdf: 1059222 bytes, checksum: e6bebf67ecb2875c260948e57fba3979 (MD5) / A produção de laranja e de suco concentrado é uma atividade agrícola que tem uma grande importância para o Brasil, em especial para o estado de São Paulo. Entretanto, o cancro cítrico é uma doença que causa grandes prejuízos à citricultura brasileira e mundial, sendo que até o momento não há nenhum método curativo para esta doença e o principal controle é a erradicação das plantas contaminadas. O cancro cítrico é originário da Ásia e tem como agente causal a bactéria Xanthomonas citri subsp. citri (Xac), a qual ataca todas as espécies comerciais de citros. Em um estudo de expressão gênica em dois mutantes de Xac que apresentavam diminuição ou ausência total de sintomas de cancro cítrico, a proteína XAC1008 se mostrou altamente expressa, pelo que o objetivo deste trabalho foi a caracterização funcional da ORF XAC1008 de Xac. A estratégia utilizada foi a produção de um mutante desta ORF e avaliação da sua patogenicidade quando comparada com a do isolado 306 de Xac selvagem em plantas de limão 'Cravo' (Citrus limonia Osbek) e laranja Pêra (Citrus sinensis (L.) Osbeck). A técnica utilizada para a obtenção do mutante foi a da mutagênese sítio-dirigida por PCR utilizando o vetor suicida pOK1, seguida de recombinação homóloga. Os ensaios de patogenicidade do mutante ΔXAC1008 mostraram que a mutação alterou a coloração e o formato das colônias e impediu a multiplicação da bactéria in planta, embora ela ainda seja capaz de crescer em meio de cultura. O mutante diminuiu de maneira significativa a formação de biofilme e não foi capaz de causar doença em laranja 'Pêra Rio' (Citrus sinensis (L.) Osbeck) e em limão 'Cravo' (Citrus limonia Osbek), dois de seus hospedeiros citros, enquanto que a Xac 306 selvagem apresentou os sintomas característicos do cancro cítrico nos dois hospedeiros. Os resultados indicam que a proteína XAC1008 não está diretamente relacionada... / The production of frozen concentrated juice from sweet orange is an agricultural activity that is of great importance to Brazil, especially for the state of São Paulo. However, citrus canker is a disease that causes bigger losses to the Brazilian and global citrus industry, and to date there is no curative method for this disease and the main control is the eradication of infected plants. The citrus canker originated in Asia and its causal agent is the bacterium Xanthomonas citri subsp. citri (Xac), which attacks all commercial species of citrus. In a study of gene expression in two Xac mutants with impaired or total absence of symptoms of citrus canker, the ORF XAC1008 was highly expressed, so the aim of this study was the functional characterization of the protein encoded by ORF XAC1008 from Xac. The strategy used was the construction of a mutant of the ORF XAC XAC1008 and evaluation of its pathogenicity in plants of Rangpur lime (Citrus limonia Osbek) and sweet orange 'Pêra Rio' (Citrus sinensis (L.) Osbeck) compared with the wild isolate strain Xac 306. The technique used for obtaining the mutant was PCR-based site-directed mutagenesis using the suicide vector POK1, followed by homologous recombination. Pathogenicity tests of the mutant ΔXAC1008 showed that the mutation affected the color and shape of colonies, and prevent multiplication of bacteria in the plant, though it is still able to grow in the culture medium. The mutant decreased significantly biofilm formation and was not able to cause disease in sweet orange 'Pêra Rio' orange and Rangpur lime, two of its citrus hosts, while the wild isolate strain Xac 306 showed the characteristic symptoms of citrus canker in both hosts. The results indicate that the protein XAC1008 is not directly related to the virulence or pathogenicity of Xac in citrus but is essential for the proliferation and survival of the bacteria in the host. Although the presence of the ...

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:24Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-05-06Bitstream added on 2014-06-13T19:56:03Z : No. of bitstreams: 1 soaresjunior_j_me_rcla.pdf: 752217 bytes, checksum: cb7bfc540971b4b49bd12620984c3d88 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O cancro cítrico é uma doença de importância mundial para o cultivo de laranjas e seu agente causador é a bactéria Xanthomonas axonopodis pv. citri. Embora todos os genes presentes nessa bactéria já tenham sido sequenciados, grande parte destas sequências não apresenta qualquer informação experimental sobre a contribuição para o sucesso da instalação do patógeno na planta hospedeira. Por outro lado, torna-se cada vez mais evidente que várias bactérias fitopatogênicas utilizam mecanismos de adaptação de origem genética que podem induzir efeitos fisiológicos na planta e adequar o ambiente de tal forma que permita a ocorrência da doença. Dentre estes mecanismos, está a possibilidade da bactéria produzir substâncias que se assemelhem a hormônios vegetais, como a auxina (AIA). O objetivo deste trabalho foi desenvolver metodologia genômica de busca para investigar se há genes que codificam para a produção de compostos iguais ou semelhantes a este hormônio em X. axonopodis pv. citri e se a sua participação no processo de patogênese é fundamental para o sucesso da infecção. Para tal, foi produzida coleção de mutantes genéticos funcionais aleatoriamente em X. axonopodis pv. citri, com posterior submissão desta mesma coleção a teste de produção de auxina utilizando o reagente Salkowski. Após produção e análise de grupo de mutantes dirigidos e coleção de aproximadamente 14200 mutantes aleatórios não foi detectada linhagem defectiva para a produção de AIA ou composto semelhante. Os resultados obtidos neste estudo, no entanto, mostram que a biossíntese do composto em X. axonopodis pv. citri é dependente do triptofano e que existe uma concentração ótima deste aminoácido a ser adicionado no meio de cultura para que a bactéria realize a biossíntese. Este é o primeiro estudo... / The citrus canker is a disease of global significance for the cultivation of oranges and its causative agent is the bacterium Xanthomonas axonopodis pv. citri. Although all the genes present in this bacterium have been sequenced, most of these sequences have no experimental information regarding the contribution to the successful installation of the pathogen on the host plant. On the other hand, it has been clearly demonstrated that several pathogenic bacteria use adaptative mechanisms that can induce physiological effects in plants and adjust the environment in a way that allows the occurrence of the disease. Among these mechanisms there is the possibility the bacteria produce substances that are similar to plant hormones such as auxin (IAA). The objective of this study was to develop a screening methodology to investigate the presence of genes that code for a compound identical or similar to auxins in X. axonopodis pv. citri as well as if it plays a role during the pathogenesis process. The main goal of this study was to produce a collection of random and directed genetic mutant strains of X. axonopodis pv. citri for the screening of auxin production by using the Salkowski reagent. After production and analysis of the group of mutants, including a collection of approximately 14,200 random mutant strains, defective production of IAA or similar compound was not detected. On the other hand, the results of this study show that such compound mimics effects of hormonal properties in X. axonopodis pv. citri and is dependent of tryptophan. In addition, it is shown that there is an optimum concentration of this amino acid to be added in the culture medium for the bacteria to carry out biosynthesis. To our knowledge, this is the first study to investigate systematically the production of auxin-like compounds in Xanthomonas axonopodis pv. citri.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:00Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-04-22Bitstream added on 2014-06-13T19:49:29Z : No. of bitstreams: 1 martins_pmm_me_rcla.pdf: 7124946 bytes, checksum: 0e5fc6b0551611dda7e75caf8cd99fad (MD5) / O cancro cítrico é uma doença causada pela bactéria Xanthomonas axonopodis pv. citri (Xac), e que afeta plantas de citros por todo o mundo. O genoma de Xac foi completamente seqüenciado, o que revelou grandes quantidades de ORFs (~30%) codificando para produtos com função desconhecida (proteínas hipotéticas). Baseando-se no princípio de que muitos eventos bioquímicos acontecem em sítios específicos no interior celular, a localização de proteínas em fusão com GFP tem sido amplamente utilizada para a obtenção de informações valiosas a respeito de suas funções. Para iniciarmos estudos de localização de proteínas hipotéticas em Xac, construímos um vetor integrativo capaz de expressá-las em fusão com o polipeptídio GFP, pPM2a. O vetor de expressão para Xac carrega um cassete promotor/repressor de xilose (xylR/pxyl), o gene gfp, um RBS sintético e um fragmento do gene de α-amilase de Xac, para direcionar a integração do sistema de expressão no lócus amy do cromossomo bacteriano. Mostramos aqui a integração estável do vetor no lócus amy de Xac. Além disso, mutantes de Xac expressando o polipeptídio GFP não apresentam nenhuma alteração em seu fenótipo de patogenicidade para o hospedeiro (laranja doce). Mutantes de Xac expressando versões marcadas com GFP para as proteínas ParB e ZapA, ambas codificadas por Xac, foram utilizadas para a padronização dos estudos de localização subcelular. GFP-ZapAXac apresentou um padrão de localização análogo ao de seu ortólogo presente em Bacillus subtilis: uma estrutura semelhante a uma barra, posicionada no meio do bacilo, onde o septo se desenvolve, orientado perpendicularmente com relação ao eixo longitudinal da célula. Este é o primeiro relato de um estudo de localização realizado em Xac. Ao contrário de GFP-ZapAXac, ParBXac-GFP não mostrou nenhum padrão de localização, apesar de a fusão... / Citrus canker is a disease caused by the bacterium Xanthomonas axonopodis pv. citri (Xac), which affects citrus plants worldwide. The genome of Xac was completely sequenced, which unveiled an expressive amount of ORFs (~30%) coding for products of unknown function (hypothetical proteins). Based on the principle that many biochemical events happen at specific sites within the cells, protein localization studies have been extensively used to gather valuable information about function. In order to start subcellular localization studies of hypothetical proteins encoded by Xac using fluorescent microscopy, we constructed an integrative expression vector for GFP-tagging of proteins in this bacterium, pPM2a. The expression vector for Xac carries a xylose repressor/promoter cassette (xylR/pxyl), the gfp gene, a synthetic Ribosome Binding Site (RBS), and a fragment of the α-amylase gene of Xac, to drive the integration of the whole expression system into the amy locus of the bacterial chromosome. We show here stable integration of the expression vector into the amy locus of Xac. Furthermore, Xac mutants expressing the polypeptide GFP do not exhibit any alteration in pathogenicity to the host plant sweet orange. Mutants of Xac expressing GFPtagged versions of ParB and ZapA proteins, both encoded by Xac, were used to standardize the subcellular localization studies. GFP-ZapAXac showed a localization pattern analogous to its ortholog encoded by Bacillus subtilis: a bar-like structure positioned in the middle of the rods, where the septum develops, oriented perpendicularly to the longitudinal axis of the cell. This is the first report of a protein localization study performed in Xac Unlike GFP-ZapAXac, ParBXac-GFP did not display any detectable localization pattern, despite the fact that we were able to detect the production of the fusion ParBXac-GFP in Western blot experiments... (Complete abstract click electronic access below)

Orientador: Henrique Ferreira / Banca: Patricia Pasquali Parise Maltempi / Banca: Mauricio Bacci Junior / Banca: José Belasque Júnior / Banca: Helvécio Della Coletta Filho / Resumo: A citricultura é uma das atividades mais importantes do setor agrícolabrasileiro. A incidência de doenças como o cancro cítrico afetasobremaneira a produtividade dos pomares. Seu agente etiológico, a bactériaXanthomonas citri subsp. citri (Xac) é capaz de infectar todas as espéciescultivadas, não havendo cura para plantas afetadas. O controle eficaz para o cancro cítrico constitui a eliminação de plantas infectadas em programas rigorosos para conter a propagação da bactéria. No entanto, o relaxamento recente nas políticas de combate ao cancro cítrico em áreas como o estado de São Paulo - Brasil está contribuindo para uma maior incidência da doença. Neste aspecto, o conhecimento da biologia deste patógeno de plantas é de grande importância para o desenvolvimento de novas estratégias de controle da doença. No presente trabalho,estudamosa função da ORF XAC1226, que apresenta homologia com o gene minCde E. coli. Nesta ultima, minCcodifica para uma proteína inibidora da polimerização de FtsZ e com função de seleção de sítio de montagem do anel de divisão celular. MinCxac demonstrou ter uma função semelhanteque seus homólogos em Escherichia coli e Bacillus subtilis.Para fazer a caracterização funcional de minC de Xac fizemos sua deleção, que resultou nos fenótipos de filamentação e minicélula, que são encontrados em E. colie B. subtilise notamos que o mutante Xac minC apresenta ramificações que podem estar relacionadas a um posicionamento errôneo do septo. Posteriormente investigamos o padrão de localização sub-celular de GFP-MinC em Xac e percebemos um padrão de acúmulo da proteína num dos polos e um tempo depois esse acúmulo oscilava para o polo oposto demonstrado o mesmo padrão de oscilação como é observado em E. coli. Em seguida verificamos se Xac minC perdia a capacidade de infectar os hospedeiros e inoculamos em folhas de laranja pera. (Resumo completo clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Citriculture is one of the most important activities of Brazilian agriculturalsector. The incidence of diseases such as citrus canker affectsdrastically the orchards productivity. Its etiologic agent, the bacteriumXanthomonas citri subsp. citri (Xac) is able to infect all citric cultivars, withoutany treatment to the diseased plants.Effective control for citrus canker is the elimination of infected plants in rigorous programs to contain the spread of the bacteria. However, the recent relaxation in the policies against the fight of citrus canker in areas such as the state of São Paulo - Brazil is contributing to the further spread of the disease. The knowledge of the biology of this pathogen and also the mechanisms involved in plant-pathogen interactions are great worth in supporting the development of new strategies to deal with this disease.In this aspect, the knowledge of the biology of the plant pathogen is of great importance for the development of new strategies of control of the disease. In this paper, we study the function of ORF XAC1226, which has homology to the minC gene of E. coli. minC encodes an inhibitor protein of FtsZ polymerization and the cell division ring mounting site selection function. MinCxac shown to have a similar function as their counterparts in Escherichia coli and Bacillus subtilis. To make the functional characterization of Xac's MinC we made a deletion which resulted in phenotypes of minicell and filamentation, which are found in E. coli and B. subtilis and we noticed that the mutant Xac minC has branches that may be related to a wrong position of the septum. Subsequently we investigated the pattern of sub-cellular GFP-MinC in Xac and noticed a protein accumulation pattern in one of the poles and a while after this protein oscillated to the opposite pole showing the same pattern of oscillation as observed in E. coli. Then we check if Xac minC lost (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientadores: Marcos Antonio Machado, Alexandre Morais do Amaral / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-12T03:30:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Homem_RafaelAugusto_M.pdf: 2248507 bytes, checksum: 707bfda4edde12e0c0ac988130077aa3 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: O cancro cítrico é uma das mais sérias doenças de citros no mundo, sobretudo nos países onde a citricultura exerce papel influente na geração de empregos e divisas, como o Brasil, o maior produtor mundial de laranjas. Por esse motivo, o agente causal dessa doença, a bactéria Xanthomonas axonopodis pv. citri (Xac), teve seu genoma completamente sequenciado. No genoma de Xac foram identificados dois agrupamentos gênicos (operons), xcsCDEFGHIJKLMN e xpsEFGHIJKLMND, que codificam para o sistema de secreção do tipo II (SSTII), mecanismo altamente envolvido no processo de patogenicidade em algumas bactérias causadoras de doenças em plantas. Até o momento, não há evidência da função desempenhada por cada conjunto gênico do SSTII de Xac e da relação desses com o processo de interação com a planta de citros. Neste estudo foram analisadas as funcionalidades dos dois agrupamentos gênicos do SSTII de Xac e sua atividade durante a interação com a planta hospedeira. As análises revelaram que a bactéria utiliza os dois sistemas de forma distinta e com relevância diferenciada durante a interação com a planta, com repercussão no crescimento da bactéria no tecido foliar, sobretudo o operon xps. Adicionalmente, foram identificadas contribuições distintas na atividade de degradação dos compostos amido, carboximetilcelulose e proteína. Exames de microscopia revelaram que a bactéria tem sua organização estrutural do biofilme influenciada pelos dois SSTII e análises de expressão gênica revelaram que o operon xps apresenta atividade extremamente maior em relação ao operon xcs. Estes resultados mostram pela primeira vez a influência independente de ambos SSTII na capacidade patogênica de Xac. / Abstract: The citrus canker is a major threat to the citrus industry worldwide, especially where the citriculture plays an important role in employments and revenues, like United States and Brazil, the largest orange producing country. Therefore, the causal agent of citrus canker, the Gram negative bacterium Xanthomonas axonopodis pv. citri (Xac), had its genome completely sequenced. Throughout the genome of Xac, two operons (xps EFGHIJKLMND and xcsCDEFGHIJKLMN) that encompass 11 and 12 different proteins, respectively, for the type two secretion systems (TIISS) were identified. These mechanisms are highly involved in pathogenicity and virulence in some bacteria that cause disease in plants. However, so far, there are no studies on the function of these operons in Xac and their relationship for the infection process in the citrus plant. In this study, the functions of the two operons that code for the TIISS in Xac and their activity during the interaction with the plant host were analyzed. The analyses revealed that the bacterium uses both TIISS, however in a different fashion during the contact with the leaf tissue and the xps operon is highly more active. In addition, the operons were found to be differentially effective on the degradation of starch, carboxymethilcellulose and proteins. Confocal microscopy investigations found that the bacterial organization (biofilm) is influenced by both TIISS and gene expression analyses showed a much higher activity of the xps operon as compared to the xcs group. These results provide the first clear evidence of the independent influence of both TIISS in the pathogenic process of Xac. / Mestrado / Genetica de Microorganismos / Mestre em Genética e Biologia Molecular

Orientador: Jesus Aparecido Ferro / Coorientador: João Martins Pizauro Junior / Banca: Tiago Santana Balbuena / Banca: José Belasque Junior / Resumo: A ORF XAC1201 de Xanthomonas citri subsp. citri (Xac) codifica uma proteína hipotética que, quando nocauteada por inserção de transposon, leva a alterações na patogenicidade da bactéria em citros. A ORF possui 819 pb e codifica a proteína XAC1201 que possui uma massa molecular de 29,1 kDa. A região codificadora foi clonada no vetor de expressão pET SUMO e a proteína de fusão His-SUMO-XAC1201 foi expressa na Escherichia coli linhagem BL21(DE3) pLysS. A melhor condição para expressão da proteína na forma solúvel foi a 28ºC e 250 rpm por 4h na presença de 0,2 mM IPTG. A purificação foi realizada por cromatografia de afinidade com íons metálicos imobilizados (IMAC) em coluna de Ni2+-Sepharose e a proteína de não fusão foi obtida após digestão com SUMO protease e nova cromatografia em coluna de Ni2+-Sepharose. O rendimento final do processo foi de 3,18% da proteína total, tendo a proteína recombinante nativa sido isolada com alto grau de pureza e na forma nativa. A identidade de XAC1201 recombinante foi confirmada pelas análises de espectrometria de massas, com mais de 80% de cobertura da sequência. Foram realizados testes enzimáticos para verificar as prováveis atividades de fosfohidrolase e histidina quinase, porém, estes testes não foram conclusivos. A análise de frequência e diversidade da ORF XAC1201 em bancos de dados sugere que se trata de uma proteína ubíqua e com função ancestral, presente em diversos filos dentro do Domínio Bacteria. A obtenção desta proteína na forma pura, solúvel e nativa é o primeiro passo para os estudos de caracterização da sua função e, devido à presença de alta identidade desta sequência com muitos outros grupos bacterianos, a elucidação da função desta proteína será de grande interesse, não apenas para Xac, como também para outros microrganismos / Abstract: The ORF XAC1201 of Xanthomonas citri subsp. citri (Xac) encodes a hypothetical protein and when knocked out by transposon insertion leds to changes in the pathogenicity of the bacterium in citrus. The ORF XAC1201 has 819 bp and encodes a protein with a molecular mass of 29.1 kDa. The coding region was cloned into the expression vector pET SUMO and His-SUMO-XAC1201 fusion protein was expressed in Escherichia coli BL21 (DE3) pLysS strain. The best condition for protein expression in soluble form was 28°C and 250 rpm for 4 hours in the presence of 0.2 mM IPTG. Purification was performed by immobilized metal ions affinity chromatography (IMAC) on a Ni2+-Sepharose column and the non-fusion protein was obtained after digestion with SUMO protease and new chromatography on Ni2+-Sepharose column. The final process yield was 3.18% of the total protein, and the protein was obtained highly pure and in the native form. The identity of the purified protein was confirmed by mass spectrometry analysis with sequence coverage above 80%. Enzymatic assays were made to verify phosphohydrolases and histidine kinase activities, however, the results are inconclusive. It is suggested that XAC1201 is a ubiquitous protein and plays an ancestral role, since it is found in several Phyla within the Bacteria Domain. Obtaining this protein in pure, soluble and native form is the first step towards characterization studies of its function. Since this protein is present not only in Xac but has a ubiquitous presence in many other bacterial groups, the understanding of its function is of great interest to many areas / Mestre

Orientador: Jesus Aparecido Ferro / Coorientador: Alessandro de Mello Varani / Banca: José Belasque Júnior / Banca: Marcos Tulio de Oliveira / Banca: Maria Teresa Marques Novo Mansur / Banca: Maria Célia Bertolini / Resumo: O Cancro Cítrico é uma importante doença que afeta diversas espécies de citros. Tal doença resulta da infecção pela bactéria Xanthomonas citri subsp. citri (Xac), transmitida pela água, contato ou propagação de folhas infectadas. Estudos comparativos têm mostrado que uma das características mais intrigantes do gênero Xanthomonas é a extraordinária plasticidade do genoma e sua arquitetura altamente mosaica. Isso se deve principalmente a rearranjos genômicos envolvendo diversas ilhas genômicas (GI), sequências de Inserção (IS), e alguns eventos de inserção de profagos. A anotação de IS de alta qualidade em conjunto com a genômica comparativa revelaram um transposon completo da família TN3 no genoma de Xanthomonas citri (ISXax2), contendo diversos genes passageiros efetores do SSTT, incluindo a altamente conservada transglicosilase lítica de mureína (mlt), uma proteína auxiliar do SSTT. Inserção aleatória de transposons foi utilizada para gerar o mutante cromossomal XacΔmltB e mutação sítio-dirigida foi utilizada para gerar o mutante plasmidial XacΔmlt. Usando ISXax2 de Xac como exemplo demonstramos que a cópia plasmidial de mltB (mlt) era funcional e requerida para gerar sintomas in vivo. Ensaios de transposição demonstraram taxas para ISXax2 com uma frequência de cerca de 1.65 x 10-5. Neste estudo nós usamos uma mistura de abordagens experimentais e de bioinformática para elucidar o papel e comportamento desse potencial elemento transponível no plasmídeo de Xac. Demonstramos que a estrutura completa foi capaz de sofrer transposição e que Cassetes de Inserção Móveis (MICs) contendo efetores TAL também poderiam ser mobilizados. Estes resultados mostram forte evidência que em Xac e espécies relacionadas, genes de virulência e patogenicidade podem se espalhar através de um mecanismo de transposição do tipo TN3, usando para tanto plasmídeos conjugativos como vetores intercelulares. Propomos ... / Abstract: Citrus canker (CC) is an important disease affecting many citrus species. It can result from infection by Xanthomonas citri subsp. citri (Xac) and can be transmitted by water, contact or propagation of infected leaves. Comparative studies have shown that one of the most intriguing features within the Xanthomonas genus is the extraordinary genome plasticity and highly mosaic architecture. This is largely the consequence of genomic rearrangements involving several genomic islands (GI), insertion sequences (IS), and few prophages insertion events. High quality IS annotation coupled with comparative genomics revealed a complete transposon of the Tn3 family in the Xanthomonas citri genome (ISXax2), with several T3SEs passenger genes, including a highly conserved lytic murein transglycosylase (mlt), a helper protein of the T3SS. Random transposon insertion was used to generate XacΔmltB and site directed mutagenesis was used to generate the XacΔmlt mutant. Using ISXax2 from Xac as an example we demonstrated that the plasmid copy of mltB (mlt) was indeed functional and required to generate symptoms in vivo. Transposition assays showed transposition rates for ISXax2 with a frequency of about 1.65 x 10-5. In this study we have used a mixture of bioinformatic and experimental approaches to address the role and behavior of such potentially transposable element. We showed that the entire structure was capable of transposition and that MICs (Mobile Insertion Cassettes) containing TAL effectors could also be mobilized. These results provide strong evidence that, in the case of Xac and closely related species, pathogenicity and virulence genes can be spread by a Tn3-like transposition mechanism, using conjugative plasmids as intercellular vectors. We propose that this process is a key agent to modulate the bacterial virulence and the host-specificity in this group of plant pathogens / Doutor

Orientador: Jesus Aparecido Ferro / Coorientador: Rui Pereira Leite Júnior / Banca: Alessandro de Mello Varani / Banca: José Belasque Júnior / Resumo: O cancro cítrico, causado pela bactéria Xanthomonas citri subsp. citri (Xac), é uma das principais doenças que acometem a citricultura mundial e ataca uma ampla gama de espécies comerciais de citros, causando perdas significativas nos países produtores. A espécie de laranja doce Hamlin (Citrus sinensis) é suscetível ao cancro cítrico, enquanto a espécie de tangerina Satsuma (Citrus unshiu) é resistente. Para compreender os mecanismos moleculares relacionados aos sistemas de defesa ativados pela planta é importante identificar as alterações transcricionais de cada espécie vegetal sob estresse fitopatogênico, a fim de desvendar os elementos moleculares que são específicos de cada espécie. O objetivo do presente trabalho foi realizar uma análise comparativa temporal do transcriptoma de duas espécies cítricas contrastantes em resposta à Xac, pela técnica do RNA-Seq (Illumina). Um total de 5.673 e 6.231 transcritos diferencialmente expressos foi induzido nos tempos 24, 48 e 72 horas após a inoculação de Xac em Satsuma e Hamlin, respectivamente, enquanto 3.982 e 7.944 transcritos foram reprimidos. Deste total, 52 transcritos foram induzidos em comum, nas duas espécies, em todos os tempos de inoculação. Estes genes estão relacionados com a defesa basal da planta contra o ataque de Xac, pois apresentam genes que participam na percepção e reconhecimento do patógeno, genes que codificam fatores de transcrição e genes que participam na defesa da planta, como glucanases e proteinases. Entre os genes induzidos exclusivamente na espécie resistente Satsuma destacou-se uma proteinase aspártica. Esta proteína apresentou a maior expressão gênica no tempo 24 horas e pode estar envolvida na resistência desta espécie, visto que na espécie suscetível Hamlin, a expressão desta proteína foi menos expressiva e tardia, no tempo 48 horas. Outra resposta oposta entre as espécie foi na expressão de genes relacionados à ... / Abstract: Citrus canker, caused by Xanthomonas citri subsp. citri (Xac), is a one of the most important disease affecting citrus production worldwide and attacks a wide range of commercial species of citrus trees, causing significant losses in producing countries. Hamlin sweet orange (Citrus sinensis) is canker-sensitive, while Satsuma mandarin (Citrus unshiu) is canker-resistant. To understand the molecular mechanisms underlying the differences in responses to Xac, transcriptional profiles of these two genotypes following Xac attack were compared by RNA-Seq (Illumina). The purpose of this study was to examine simultaneous changes in gene expression profile during the early stages (24, 48 and 72 hpi) of citrus canker infection in Satsuma and Hamlin. A total of 5673 and 6231 up-regulated transcripts were identified at 24, 48 and 72 hpi in Satsuma and Hamlin, respectively, while 3982 and 7944 were down-regulated. Of these, 52 transcripts were up-regulated in common between both genotypes. These genes in common are related to basic defense against Xac, because there are genes involved in patogen perception and recognition, transcription factors and genes related to plant defense, such as glucanases and proteinases. Among up-regulated genes expressed only in Satsuma, aspartic proteinase was highlighted. This protein presented the highest gene expression 24 hpi and it can be involved in Satsuma resistance, since the expression of this protein was less pronounced and delayed in Hamlin. Another opposite response between these two genotypes was the expression of genes related to cell wall. Such genes were pectato lyase, extensin, cellulose sinthase, and xiloglucano endotransglycosilase. The genes were up-regulated in Satsuma, while in Hamlin, they were down-regulated. For genes related to plant defense, both genotypes up- regulated pathogenesis-related proteins, especially 72 hpi. However, the expression of these genes did not prevent the symptoms in ... / Mestre