Genes duplicados da oxidase terminal do plastídio (PTOX) em soja [Glycine max L.) Merril]: caracterização, expressão e afinidade das isoformas proteicas pelo ligante

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Maia, Rachel Alves
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)
Texto Completo: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/31377
Resumo: MAIA, Rachel Alves. Genes duplicados da oxidase terminal do plastídio (PTOX) em soja [Glycine max L.) Merril]: caracterização, expressão e afinidade das isoformas proteicas pelo ligante. 2018. 99f. Dissertação (Mestrado em Bioquímica)-Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2018.
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spelling Genes duplicados da oxidase terminal do plastídio (PTOX) em soja [Glycine max L.) Merril]: caracterização, expressão e afinidade das isoformas proteicas pelo liganteDuplicate genes of plastid terminal oxidase (PTOX) in soybean [Glycine max (L.) Merril]: Characterization, expression and affinity of the protein isoforms by the ligandSojaDuplicação gênicaPTOXExpressão gênicaRNA-seqDockingMAIA, Rachel Alves. Genes duplicados da oxidase terminal do plastídio (PTOX) em soja [Glycine max L.) Merril]: caracterização, expressão e afinidade das isoformas proteicas pelo ligante. 2018. 99f. Dissertação (Mestrado em Bioquímica)-Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2018.Soybean [Glycine max (L.) Merril] occupies a prominent place in global economy, however, its productivity can be affected by environmental stresses and one way to solve the problem is developing molecular markers for use in breeding programs. Terminal oxidase of plastid (PTOX) is an enzyme found in chloroplasts of higher plants that catalyzes the oxidation of plastoquinol and the reduction of molecular oxygen to water. Several studies link PTOX to different types of stresses responses, therefore, to advance in understanding how protein expression regulation occurs in plant is necessary to the development of a potential molecular marker. Two genes encoding PTOX have been identified in soybean genome; however, their existence has not been proven experimentally, either there is not any data about the effects of these paralogs on the plant. The objective of the present study was to characterize and to analyze the expression profile of the two PTOX genes in G. max, and to investigate the affinity of the respective protein isoforms for the ligand. Initially, sequences encoding PTOX were identified and annotated in G. max and other legume species. Expression of PTOX genes was evaluated in several organs of G. max during development and under stress conditions by real-time PCR and by analyses of transcriptomic data available in GenBank. The modeling of the three-dimensional structures of the two protein isoforms was followed by molecular docking assay between the isoforms and their ligand. The results reveal that PTOX 1 and PTOX 2 genes are functional and expressed in practically all evaluated parts of the plant and have high similarity to each other. However, during the development of cotyledons, leaves and roots the expression profile of the genes is distinct. PTOX 1 prevails in younger organs whilst PTOX 2 increases expression as these organs age. Already under stressful conditions, PTOX 1 is generally positively regulated while PTOX 2 levels are down-regulated or remain stable. However, when a very severe stress is applied, the expression of PTOX 2 increases considerably. The affinity for the ligand also differed between the isoforms, being greater for PTOX 1. It is possible to conclude that PTOX genes duplication in soybean genome resulted in function gain to the plant. It is also suggested that PTOX 1 gene is associated with photosynthetic efficiency whereas PTOX 2 is related to leaf and cotyledon senescence.A soja [Glycine max (L.) Merril] ocupa lugar de destaque na economia mundial, contudo, sua produtividade tem sido afetada por estresses ambientais e uma das formas de se contornar o problema é desenvolvendo marcadores moleculares voltados ao melhoramento genético. A oxidase terminal do plastídio (PTOX) é encontrada nos cloroplastos das plantas superiores e catalisa a oxidação do plastoquinol e a redução do oxigênio molecular a água. Diversos estudos mostram que a PTOX responde a diferentes estresses, portanto, avançar no entendimento de como ocorre a regulação da expressão da enzima na planta é necessário para desenvolver um potencial marcador molecular. Estudos prévios revelaram a presença de dois genes codificando a PTOX no genoma da soja, entretanto, a funcionalidade de ambos não foi comprovada experimentalmente, tampouco se tem dados sobre o papel desses parálogos na planta. O objetivo deste trabalho foi caracterizar e analisar o perfil de expressão dos dois genes PTOX em G. max, além de investigar a afinidade das respectivas isoformas proteicas pelo ligante. Inicialmente, as sequências que codificam para a PTOX foram identificadas e anotadas em G. max e em outras espécies leguminosas. A expressão dos genes foi avaliada em diversos órgãos de G. max durante o desenvolvimento e sob condições de estresse por meio de PCR em tempo real e da análise de dados transcriptômicos do GenBank. A modelagem das estruturas tridimensionais das duas isoformas proteicas foi seguida do ensaio de docagem molecular entre as isoformas e o seu ligante. Os resultados mostram que os genes PTOX 1 e PTOX 2 são funcionais e expressos em praticamente todos as partes da planta avaliadas e apresentam alta similaridade entre si. Contudo, durante o desenvolvimento de cotilédones, folhas e raízes o perfil de expressão dos genes é distinto, com PTOX 1 prevalecendo nas partes mais jovens e PTOX 2 tendo sua expressão aumentada à medida em que estes órgãos envelhecem. Já em condições estressantes, PTOX 1, de forma geral, é regulado positivamente enquanto os níveis de PTOX 2 sofrem regulação negativa ou se mantêm estáveis. Entretanto, quando um estresse muito severo é aplicado, a expressão de PTOX 2 aumenta consideravelmente. A afinidade pelo ligante também diferiu entre as isoformas, sendo maior para PTOX 1. É possível concluir que a duplicação dos genes PTOX no genoma da soja conferiu ganho de função para a planta. Também sugere-se que o gene PTOX 1 esteja associado à eficiência fotossintética e que o gene PTOX 2 esteja relacionado com a senescência de folhas e cotilédones.Costa, José HélioMaia, Rachel Alves2018-04-23T14:46:04Z2018-04-23T14:46:04Z2018info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfMAIA, R.A.(2018)http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/31377porreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)instname:Universidade Federal do Ceará (UFC)instacron:UFCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2018-04-23T14:46:32Zoai:repositorio.ufc.br:riufc/31377Repositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufc.br/ri-oai/requestbu@ufc.br || repositorio@ufc.bropendoar:2018-04-23T14:46:32Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC) - Universidade Federal do Ceará (UFC)false
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