O fitopatógeno Xylella fastidiosa coloniza o lúmen dos vasos do xilema de seus hospedeiros e o aparelho bucal do inseto-vetor. É responsável por doenças de extrema gravidade em videira, laranjeira, e oliveira, entre outras plantas de relevância econômica. Há evidência de especificidade entre cepas de X. fastidiosa e as diferentes espécies de plantas que colonizam, mas as bases moleculares desta interação são desconhecidas. O objetivo central deste trabalho foi elucidar o repertório completo de genes expressos e/ou diferencialmente expressos por diferentes cepas X. fastidiosa em meios e tempos de cultivo distintos e relacionar as respostas transcricionais a mecanismos de virulência, patogenicidade e especificidade ao hospedeiro. Foram sequenciados, analisados e comparados os transcritomas de cepas de laranjeiras (9a5c, J1a12, U24d e Fb7), de cafeeiro (3124), de hibisco (Hib4), ameixeira (Pr8x) e de videira (Temecula1), no início e fim da fase a exponencial de crescimento populacional em meio rico PWG e em meio mínimo PIM6, que mimetiza a seiva do xilema. Foi observado que a maioria dos genes de X. fastidiosa é expressa, ainda que, dependendo da cepa e da condição experimental, 40-80% dos transcritos sejam pouco abundantes. Por outro lado, foi verificado um conjunto de transcritos muito abundantes, uma parte deles comuns a todas as cepas, e que incluem os ncRNAs 6S e RNAse P, além de transcritos de microcinas, proteases, lipases, proteínas de resposta a estresse e proteínas de função desconhecida. Além da definição de perfis transcricionais, foram descritas as regiões 5\' e 3\' não-traduzidas dos transcritos. As estruturas de 545 e 386 operons expressos, respectivamente pelas cepas 9a5c e Temecula1, também foram mapeadas, e pela primeira vez foi obtido o perfil de sRNAs expressos por X. fastidiosa. As análises de expressão diferencial entre transcritomas das duas fases de crescimento no mesmo meio indicam que o estresse gerado pela limitação nutricional do meio PIM6 exigiu mudanças mais drásticas na expressão gênica do que no meio PWG. Foi também observado que diferentes cepas respondem de maneiras distintas a uma mesma condição, indicando que genes ortólogos são regulados de formas diferentes. Além disso, a transcritômica comparativa revelou diferenças relevantes na regulação gênica de cepas de hospedeiros vegetais distintos que podem estar relacionadas à especificidade ao hospedeiro. Por fim, as análises dos transcritomas evidenciaram vários genes candidatos que poderão ser futuramente investigados quanto ao seu papel na biologia e na virulência de X. fastidiosa. / The phytopathogenXylella fastidiosa colonizes the lumen of xylem vessels from its hosts and the mouth apparatus of the insect-vector. It is responsible for severe diseases in grapevine, orange and olive trees, among other plants of economic relevance. There is evidence for specificity between X. fastidiosa strains and the different plant species they colonize, but the molecular bases of this interaction are unknown. The main objective of this work was elucidate the complete repertoire of expressed and/or differentially expressed genes by different X. fastidiosa strains in distinct media and growth times and associate transcriptional responses to virulence mechanisms, pathogenicity and host specificity. Transcriptomes of orange strains (9a5c, J1a12, U24d and Fb7), coffee (3124), hibiscus (Hib4), plum (Pr8x) and grapevine (Temecula1), were sequenced, analyzed and compared from cells at the beginning and end stages of exponential growth phase in rich medium PWG and in minimum medium PIM6, which mimics xylem sap. It was observed that the majority of X. fastidiosa genes is expressed, although, depending of the strain and experimental condition, 40-80% of transcripts are less abundant. On the other hand, it was verified a set of more abundant transcripts, some of them shared by all strains, including 6S and RNAse P ncRNAs as well as transcripts for microcins, proteases, lipases, stress response proteins and proteins of unknown function. Besides the definition of transcriptional profiles, 5\' and 3\' untranslated regions of transcripts were described. The structure of 545 and 386 expressed operons, respectively for 9a5c and Temecula1 strains, were also mapped, and for the first time the expressed profile of sRNAs in X. fastidiosa was obtained. The differential expression analyzes between transcriptomes of two growth phases in the same medium indicate that the stress generated by nutritional limitation of PIM6 medium required more drastic changes in gene expression than PWG medium. It was also observed that different strains respond in distinct manners to a same condition, indicating that orthologous genes are regulated in different ways. Moreover, comparative transcriptomics revealed relevant differences in gene regulation of strain of distinct plant hosts that can be related to host specificity. Lastly, transcriptomic analyzes pointed to several gene candidates that could be further investigated for their roles in X. fastidiosa biology and virulence.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usp.br/oai:teses.usp.br:tde-22082017-111349 |
| Date | 10 May 2017 |
| Creators | Pierry, Paulo Marques |
| Contributors | Da Silva, Aline Maria |
| Publisher | Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
| Source Sets | Universidade de São Paulo |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | Tese de Doutorado |
| Format | application/pdf |
| Rights | Liberar o conteúdo para acesso público. |
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