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Previous issue date: 2012-08-03 / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Receptores cinases (RLKs) compõem uma grande famíla de proteínas transmembrânicas que possuem funções importantes na propagação e percepção de sinais celulares nas plantas. Em Arabidopsis thaliana, a superfamília de RLK é composta de mais de 600 membros e vários destes, principalmente aqueles que possuem repetições ricas em leucina (LRR), são considerados excelentes alvos para manipulação molecular em cultivares superiores no intuito de aumentar a produtividade e a resistência contra estresses bióticos e abióticos. A subfamília LRRII é particularmente relevante neste aspecto uma vez que seus membros apresentam funções duplas tanto no desenvolvimento quanto na resposta de defesa da planta. Apesar da relevância desta superfamília e da recente finalização do sequenciamento do genoma de tomateiro, a superfamília de RLK de tomate ainda não se encontra caracterizada e são poucos os trabalhos que analisaram a função biológica de seus membros. Neste trabalho, foi construído um inventário completo dos membros da superfamília de RLK de tomate. Para identificar os membros da superfamília RLK em tomate, foi realizado uma análise filogenética utilizando a superfamília de RLK de Arabidopsis como modelo. Um total de 647 RLKs foram recuperados do genoma de tomate e estes encontravam- se organizados no mesmo clado das subfamílias de RLKs de Arabidopsis. Apenas oito das 58 subfamílias exibiram expansão/redução específica no número de menbros comparado com Arabidopsis e apenas seis RLKs foram específicos em tomate, indicando que os RLKs de tomate compartilham aspectos funcionais e estruturais com os RLKs de Arabidopsis. Também foi caracterizado a subfamília LRRII através de análises filogenéticos, genômico, expressão gênica e interação com o fator de virulência de begomovírus, o nuclear shuttle protein (NSP). Os membros da subfamília LRRII de tomate e Arabidopsis demonstraram-se altamente conservados tanto em sequência quanto em estrutura. No entanto, a maioria dos pares ortólogos não mostraram conservados em relação à expressão gênica, indicando que estes ortólogos tenham se divergido na função após a especiação do ancestral comum entre o tomate e Arabidopsis. Baseado no fato de que membros de RLKs de Arabidopsis (NIK1, NIK2, NIK3 e NsAK) interagem com o NSP de begomovirus, foi verificado se ortólogos de NIKs, BAK1 e NsAK interagem com o NSP de Tomato Yellow Spot Virus (ToYSV). Os ortólogos dos genes que interagem com o NSP em tomate, SlNIKs e SlNsAK, interagiram especificamente com NSP na levedura e demonstraram um padrão de expressão consistente com o padrão de infecção de geminivírus. Além de sugerir uma analogia funcional entre estes ortólogos, estes resultados confirmam a observação anterior de que as interações NSP-NIK não são específicos para um vírus ou para um hospedeiro. Portanto, a sinalização antiviral mediado por NIK provavelmente ocorre em tomate, sugerindo que NIKs de tomate sejam alvos potenciais para manipular a resistência contra begomovírus que infectam esta planta. / Receptor-like kinases (RLKs) represent a large family of transmembrane proteins that play important roles in cellular signaling perception and propagation in plants. In Arabidopsis thaliana, the RLK superfamily is made-up of over 600 proteins and many of these RLKs, mainly those bearing leucine-rich repeats (LRR), have been considered as excellent targets for engineering superior crops with enhancement of yield and resistance to biotic and abiotic stresses. The LRRII-RLK subfamily is particularly relevant due to the dual function of its members in both development and defense. In spite of the relevance of the RLK family and the completion of the tomato genome sequencing, the tomato RLK family has not been characterized and a framework for functional predictions of the members of the family is lacking. In this investigation we disclosed a complete inventory of the members of the tomato RLK family. To generate a complete list of all members of the tomato RLK superfamily, we performed a phylogenetic analysis using the Arabidopsis RLKs as a template. A total of 647 RLKs were identified in the tomato genome, which were organized into the same RLK subfamily clades as Arabidopsis. Only eight of 58 RLK subfamilies exhibited specific expansion/reduction compared to their Arabidopsis counterparts and only six proteins were lineage-specific in tomato, indicating that the tomato RLKs share functional and structural conservation with Arabidopsis. We also characterized the LRRII-RLK family by phylogeny, genomic analysis, expression profile and interaction with the virulence factor from begomoviruses, the nuclear shuttle protein (NSP). The LRRII subfamily members from tomato and Arabidopsis were highly conserved in both sequence and structure. Nevertheless, the majority of the orthologous pairs did not display similar conservation in the gene expression profile, indicating that these orthologs may have diverged in function after speciation of tomato and Arabidopsis common ancestor. Based on the fact that members of the Arabidopsis RLK superfamily (NIK1, NIK2, NIK3 and NsAK) interact with the begomovirus nuclear shuttle protein (NSP), we examined whether the tomato orthologs of NIK, BAK1 and NsAK genes interacted with NSP of Tomato Yellow Spot Virus (ToYSV). The tomato orthologs of NSP interactors, SlNIKs and SlNsAK, interacted specifically with NSP in yeast and displayed an expression pattern consistent with the pattern of geminivirus infection. In addition to suggesting a functional analogy between these phylogenetically classified orthologs, these results expand our previous observation that NSP-NIK interactions are neither virus-specific nor host-specific. Therefore, NIK-mediated antiviral signalling is also likely to operate in tomato, suggesting that tomato NIKs may be good targets for engineering resistance against tomato-infecting begomoviruses.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:localhost:123456789/4804 |
| Date | 03 August 2012 |
| Creators | Sakamoto, Tetsu |
| Contributors | Yotoko, Karla Suemy Clemente, Zerbini, Poliane Alfenas, Fontes, Elizabeth Pacheco Batista, Santos, Anésia Aparecida dos |
| Publisher | Universidade Federal de Viçosa, Mestrado em Genética e Melhoramento, UFV, BR, Genética animal; Genética molecular e de microrganismos; Genética quantitativa; Genética vegetal; Me |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFV, instname:Universidade Federal de Viçosa, instacron:UFV |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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