Caracterização da regulação da expressão de genes do metabolismo de nitrato em Sinorhizobium fredii NGR234

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Assis, Mateus Vinicius da Mata de
Data de Publicação: 2023
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFPR
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1884/84915
Resumo: Orientador: Prof.ª Dr.ª Ana Claudia Bonatto
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spelling Universidade Federal do Paraná. Setor de Ciências Biológicas. Programa de Pós-Graduação em GenéticaBonatto, Ana Claudia, 1978-Assis, Mateus Vinicius da Mata de2023-11-17T14:57:32Z2023-11-17T14:57:32Z2023https://hdl.handle.net/1884/84915Orientador: Prof.ª Dr.ª Ana Claudia BonattoDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Genética. Defesa : Curitiba, 26/06/2023Inclui referências: p. 83-91Resumo: O nitrogênio faz parte da composição de diversas biomoléculas como proteínas e ácidos nucleicos, sendo desta forma um fator limitante para o crescimento de biomassa. Entretanto, apesar da sua importância para os seres vivos, a maior parte da reserva deste nutriente encontra-se na forma de gás de dinitrogênio (N2) na atmosfera, a qual não pode ser metabolizada por plantas e animais. Por outro lado, as bactérias diazotróficas são capazes de disponibilizar este nutriente através da conversão de N2 a amônia por meio da fixação biológica do nitrogênio (FBN). Algumas destas bactérias realizam a fixação em interações simbióticas, como a nodulação com plantas da família das Fabaceae. Entre as bactérias noduladoras está Sinorhizobium fredii NGR234, um rizóbio capaz de nodular cerca de 112 gêneros de leguminosas e uma não leguminosa. Os mecanismos que levam a este amplo espectro de nodulação ainda não foram completamente elucidados, embora acredite-se que seja resultado da flexibilidade metabólica de NGR234. Desta forma, as vias de assimilação e desnitrificação de nitrato e nitrito responsáveis pela redução de nitrato para incorporação a biomassa celular ou para obtenção de energia, podem permitir essa flexibilidade. Embora o controle destas vias em NGR234 seja pouco estudado, em outros rizóbios a regulação da assimilação é realizada pelo sistema NtrBC na presença de nitrato, enquanto a via dissimilatória é regulada pelo sistema FixLJ-FixK. Portanto, o objetivo deste trabalho foi de analisar a regulação da expressão de genes de ambas as vias através de ensaios de expressão de GFP e nodulação. Para isso, os promotores dos genes narK, nrtABC, ntrCnirBDnarBCysG, nasTS, fixK e napEFDABC foram fusionados ao gene repórter GFP e a atividade promotora avaliada em vida livre e/ou em simbiose com Phaseolus vulgaris BAT93. Os resultados dos ensaios em meio de cultivo sugerem que o regulador NtrC atua no controle dos genes da via assimilatória durante o hábito de vida livre, mas também ao longo do processo simbiótico, visto que a atividade dos promotores dos genes narK, nrtABC e ntrCnirBDnarBCysG é afetada no mutante ntrC-. No entanto, a expressão do operon nasST é independente de NtrC, pois a expressão de GFP foi detectada na estirpe mutante ntrC-. Os dados de microscopia indicam o mesmo cenário, no qual os genes se apresentam expressos e sob influência de NtrC. Os genes da via dissimilatória fixK e nap também apresentaram expressão em nódulos. Por fim, os testes de nodulação realizados para avaliar os efeitos da mutação de ntrC na nodulação indicam a influência de NtrC durante a simbiose, pois plantas inoculadas com mutantes ntrC- apresentaram menor número e peso de nódulos em comparação com a estirpe selvagem.Abstract: Nitrogen is part of the composition of various biomolecules, such as proteins and nucleic acids, and is, therefore, a limiting factor for biomass growth. However, despite its importance for living beings, most of the reserve of this nutrient is found in the form of dinitrogen gas (N2) in the atmosphere, which plants and animals cannot metabolize. On the other hand, diazotrophic bacteria can make this nutrient available by converting N2 to ammonia through biological nitrogen fixation. Rhizobia is a group of these bacteria that fix nitrogen in symbiotic interactions, such as nodulation with plants of the Fabaceae family. Sinorhizobium fredii NGR234 is a rhizobium capable of nodulating about 112 legume genera and one nonlegume. The mechanisms leading to this broad nodulation spectrum have not yet been fully elucidated, although it is believed to be a result of the metabolic flexibility of NGR234. Thus, the nitrate and nitrite assimilation and denitrification pathways responsible for reducing nitrate for incorporation into cell biomass or energy production may allow this flexibility. Although the control of these pathways in NGR234 is poorly studied, in other rhizobia, the regulation of assimilation is performed by the NtrBC system in the presence of nitrate, while the FixLJ-FixK system regulates the dissimilatory pathway. Therefore, this work aimed to analyze the regulation of gene expression of both pathways by GFP expression and nodulation assays. For this, the promoters of narK, nrtABC, ntrCnirBDnarBCysG, nasTS, fixK, and napEFDABC genes were fused to the GFP reporter gene, and the promoter activity evaluated in free-living and in symbiosis with Phaseolus vulgaris BAT93. The results of the assays in culture medium suggest that the NtrC regulator acts in the control of assimilatory pathway genes during the free-living habit as well as throughout the symbiotic process since the promoter activity of narK, nrtABC, and ntrCnirBDnarBCysG genes was affected in ntrCmutant. However, expression of the nasST operon is independent of NtrC, as GFP expression was detected in the ntrC- mutant strain. The microscopy data indicate the same scenario, in which the genes are expressed and influenced by NtrC. The dissimilatory pathway genes fixK and nap also showed expression in nodules. Finally, nodulation tests performed to evaluate the effects of the ntrC mutation indicate the influence of NtrC during symbiosis, as plants inoculated with ntrC- mutants showed lower nodule number and weight compared to the wild-type strain.1 recurso online : PDF.application/pdfNitratosRaizes (Botanica)Genetica vegetalGenéticaCaracterização da regulação da expressão de genes do metabolismo de nitrato em Sinorhizobium fredii NGR234info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALR - D - MATEUS VINICIUS DA MATA DE ASSIS.pdfapplication/pdf6129933https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/84915/1/R%20-%20D%20-%20MATEUS%20VINICIUS%20DA%20MATA%20DE%20ASSIS.pdf185b83151c61a06faeda81e0b1fca502MD51open access1884/849152023-11-17 11:57:32.775open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/84915Repositório de PublicaçõesPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestopendoar:3082023-11-17T14:57:32Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
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