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Previous issue date: 2015-03-03 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Citrus canker imposes damages to citriculture by causing drop in productivity and fruit
quality and the absence of effective control and cure. Thus, the economic potential of citrus is limited in part by this disease mainly caused by the bacterium Xanthomonas citri subsp. citri (XAC) that presents the greatest virulence and broad spectrum of citrus hosts, compared to bacteria Xanthomonas fuscans subsp. aurantifolii types B (XauB) and C (XauC). In a proteomic analysis previously performed by our research group, periplasmic trehalase was identified as a protein which expression differed between XAC e XauC in an in vitro induction of pathogenicity. Trehalase is an enzyme that catalyzes hydrolysis reaction of trehalose, a disaccharide composed of two glucose units, which role in the plant-pathogen interaction is poorly understood. One of the objectives of the study was to obtain this enzyme in purified form using an IPTG-inducible heterologous expression system in E. coli, for purposes of partial characterization of its structure and activity. The recombinant XAC periplasmic trehalase is a monomer bearing wide pH stability and showed Michaelian kinetics. The Michaelis-Menten constant (Km) for trehalose was 0,124 ± 0,015 mM and Vmax 17,319 ± 0,035 μMol glucose.min-1.mg protein-1 . Circular dichroism spectroscopy indicated the following composition of secondary structures: 42.7% α-helices and 13% β-sheets. A gene knockout method based on double homologous recombination between the genomic DNA and suicide vector pNPTS138 has made possible to obtain a strain deleted in the gene encoding
the periplasmic trehalase (XACΔ0604), which enabled to evaluate the relationship between this gene and the XAC pathogenicity in Citrus aurantifolia. Infiltrated leaves with
XACΔ0604 showed drenching and necrosis of plant tissue and intense brownish pustules
compared with wild XAC, suggesting greater virulence of the mutant strain. The periplasmic trehalase activity was compared in XAC and XauC cell extracts from two culture mediums, non-pathogenicity-inducing (CN) and pathogenicity-inducing (XAM-M). Interestingly, XauC has showed higher enzyme activity compared to XAC in XAM-M. Thus, the noticeable higher XACΔ0604 pathogenicity and the greater activity of XauC periplasmic trehalase compared to XAC are indicatives that trehalose may promote pathogenicity. / O cancro cítrico impõe prejuízos ao setor citricultor por ocasionar queda na
produtividade e qualidade dos frutos e pela ausência de medidas eficazes de controle e cura.
Assim, o potencial econômico dos citros é limitado, em parte, por essa doença causada
principalmente pela bactéria Xanthomonas citri subsp. citri (XAC), que apresenta maior
virulência e largo espectro de hospedeiros cítricos, comparativamente às bactérias
Xanthomonas fuscans subsp. aurantifolii tipos B (XauB) e C (XauC). Em um trabalho de
análise proteômica anteriormente realizado por nosso grupo de pesquisa, a trealase
periplasmática foi identificada como uma proteína cuja expressão foi diferencial entre XAC e
XauC, em condição de indução da patogenicidade in vitro. A trealase é uma enzima que
catalisa a reação de hidrólise da trealose, um dissacarídeo formado por duas unidades de
glicose, cujo papel na interação planta-patógeno é ainda pouco compreendido. Um dos
objetivos do trabalho foi obter esta enzima purificada, utilizando um sistema de expressão
heteróloga induzível por IPTG (isopropil-β-D-tiogalactosídeo) em E. coli, para fins de
caracterização parcial da sua estrutura e atividade. A trealase periplasmática de XAC de
origem heteróloga apresentou-se como um monômero relativamente estável em relação ao
pH, e de cinética Michaeliana,. A constante de Michaelis-Menten (Km) da enzima para a
trealose foi de 0,124 ± 0,015 mM e a Vmáx 17,319 ± 0,035 μMol de glicose.min-1.mg de
proteína-1. Análise de dicroísmo circular resultou na seguinte composição de estruturas
secundárias: 42,7 % de α-hélices e 13 % de folhas-β. Uma metodologia de nocaute gênico
baseada na dupla recombinação homóloga entre o DNA genômico e o vetor suicida
pNPTS138 viabilizou a obtenção de uma linhagem mutante deletada no gene que codifica a
trealase periplasmática (XAC∆0604), o que possibilitou avaliar a relação entre tal gene e a
patogenicidade de XAC em Citrus aurantifolia. Folhas infiltradas com a suspensão de
XAC∆0604 apresentaram maior encharcamento e necrose do tecido vegetal, além de intensas
pústulas acastanhadas quando comparadas com as folhas infiltradas com XAC selvagem,
sugerindo maior virulência da linhagem mutante. A atividade da trealase periplasmática foi
comparada em extratos celulares brutos provenientes de cultivos de XAC e XauC em dois
meios de cultura, não-indutor de patogenicidade (CN) e indutor de patogenicidade (XAM-
M). A bactéria XauC apresentou maior atividade enzimática de trealase em relação à XAC em
XAM-M. Sendo assim, a acentuada patogenicidade de XAC∆0604 em relação à linhagem
selvagem XAC e a maior atividade da trealase periplasmática de XauC em relação à XAC
reforçam os recentes trabalhos que indicam a trealose como promotora da patogenicidade em
fitopatógenos.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/7735 |
| Date | 03 March 2015 |
| Creators | Alexandrino, André Vessoni |
| Contributors | Mansur, Maria Teresa Marques Novo, Goto, Leandro Seiji |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Câmpus São Carlos, Programa de Pós-graduação em Genética Evolutiva e Biologia Molecular, UFSCar |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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