Xylella fastidiosa (Xf) é o agente causal de doenças em várias culturas economicamente importantes. Recentemente foi identificada como sendo o agente causal da clorose variegada dos citros (CVC), doença que representa um grande problema para os citricultores paulistas, pois vem causando perdas econômicas significativas. Trata-se de uma bactéria gram-negativa, fastidiosa e restrita ao xilema das plantas hospedeiras. Um fato observado na interação Xf - citros, é que plantas infectadas por Xf podem demonstrar sintomas da doença um longo tempo após a infecção. Isto faz supor que a expressão de fatores de patogenicidade e/ou virulência ocorre somente após a população de Xf na planta atingir altas densidades celulares. Como fatores de patogenicidade/virulência de algumas bactérias são regulados por sensores de quorum, seria interessante determinar se esse mecanismo de regulação gênica ocorre em Xf, e quais genes bacterianos são regulados por densidade celular. O objetivo deste trabalho foi verificar se genes de patogenicidade putativos de Xf são modulados pela densidade celular em meio de cultura. Para tal, Xf foi cultivada em PW líquido, células no início da fase exponencial (baixa densidade celular) e na fase estacionária (alta densidade celular) foram coletadas, e RNA total foi extraído. Fragmentos de 20 genes de Xf relacionados à patogenicidade putativos foram transferidos em arranjos ordenados para membranas de náilon, e hibridizados, sob condições de alta estringência, com sondas complexas de primeiras fitas de cDNA marcadas com fosfatase alcalina. A detecção foi feita por quimioluminescência. Sob as condições experimentais utilizadas, os genes fur (XF-2344), gumC (XF-2369), protease-serina (XF-1851) e rsmA (XF-0125) tiveram sua expressão significativamente suprimida sob condições de alta densidade celular (p < 0,05). Já a expressão de rpfF (XF-1115) foi induzida significativamente (p < 0,06) sob condições de alta densidade celular. Os genes gumD (XF-2367), gumJ (XF-2362) e rpfA (XF-0290) tiveram a expressão detectada somente sob condições de alta densidade celular, enquanto a expressão de rpfB (XF-0287) foi detectada somente sob condições de baixa densidade celular. A expressão de celulase (XF0818), mdoH (XF-1623), pluxR (XF-0972), protease-RE (XF-1823), rpoN (XF-1408), xpsK (XF-1523) e xpsL (XF-1524) não foi afetada significativamente pela densidade populacional em meio PW, enquanto a expressão dos genes luxR/UHPA (XF-2608), poligalacturonase (XF-2466), rpfC (XF-1114) e rsmB (XF-0928) não foi detectada em ambas as condições. Usando RT-PCR, os transcritos de todos os genes, exceto gumC, foram detectados sob condições de baixa e alta densidade celular, indicando que a expressão de alguns genes relacionados à patogenicidade putativos em meio de cultura é muito baixa. Os resultados obtidos sugerem que os EPS são sintetizados por Xf predominantemente em condições de alta densidade celular em meio PW. Adicionalmente, os dados sugerem que Xf sintetiza uma molécula sinal similar à de Xcc em meio PW sob condições de alta densidade celular, e que a disponibilidade de ferro pode ser importante para a regulação gênica em condições de alta densidade celular. É possível que o padrão de expressão gênica observado possa ser alterado em função do meio de cultivo ou in planta. / Xylella fastidiosa (Xf) is the causal agent of several economically important plant diseases. Recently, Xf has been identified as the causal agent of citrus variegated chlorosis (CVC), a disease that represents a major economic problem for citrus growers in the São Paulo State. Xf is a gram-negative, fastidious and xylem-limited bacterium. Based on the fact that plants may show disease symptoms a long time after infection in Xf-citrus interaction, we hypothesize that the expression of pathogenicity/virulence factors in Xf occurs after the bacterial population reach high cell densities. Since pathogenicity/virulence factors of some bacteria are quorum-sensing regulated, it would be interesting to determine whether this mechanism of genetic regulation occurs in Xf, and which genes are regulated by cell-density. In order to determine whether Xf putative pathogenesis-related genes are modulated by cell-density in culture media, Xf was grown in liquid PW and cells were sampled at early log (low cell density) and stationary phase (high cell density) and total RNA was extracted. Fragmentos of 20 putative pathogenicity-related genes from Xf were hybridized on ordered arrays nylon membranes to alkaline phosphatase-labeled first strand cDNA from low and high celldensity conditions as probes, at high stringency conditions. Detection was performed using chemiluminescence. Our results indicate that the following putative pathogenicity-related genes are significantly suppressed (p < 0.05) at high cell-density conditions: fur (XF-2344), gumC (XF-2369), serine-protease (XF-1851) and rsmA (XF-0125). The expression of rpfF (XF-1115) was significantly induced (p < 0.06) at high cell-density conditions. Expression of gumD (XF-2367), gumJ (XF-2362) and rpfA (XF-0290) was detected only at high cell-density conditions, whereas expression of rpfB (XF-0287) was detected only at low cell-density conditions. The expression of cellulase (XF0818), mdoH (XF-1623), pluxR (XF-0972), protease-RE (XF-1823), rpoN (XF-1408), xpsK (XF-1523) and xpsL (XF-1524) was not affected by the Xf population density in PW medium, whereas expression of luxR/UHPA (XF-2608), polygalacturonase (XF-2466), rpfC (XF-1114) and rsmB (XF-0928) was not detected under our experimental conditions. Using RT-PCR, transcripts for all genes, except gumC, were detected under low or high cell densities, indicating that the expression of some putative pathogenesis-related genes in culture medium is very low. Our results suggest that EPS may be synthesized by Xf mainly at high cell density conditions in PW medium. Additionally, our data suggest that Xf may synthesize a signal molecule similar to the Xcc in PW medium at high cell density conditions, and that iron availability may be important for gene regulation at high cell density conditions. It is possible that gene expression patterns observed under our experimental conditions may be altered with the culture medium used or when Xf grows in planta.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:teses.usp.br:tde-18062002-093603 |
| Date | 18 January 2002 |
| Creators | Leandra Maria Scarpari |
| Contributors | Marcio Rodrigues Lambais, Marli de Fatima Fiore, Yoko Bomura Rosato |
| Publisher | Universidade de São Paulo, Agronomia (Microbiologia Agrícola), USP, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP, instname:Universidade de São Paulo, instacron:USP |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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