Integração de ômicas para a investigação de mecanismos de resistência de "Moniliophthora perniciosa" a um fungicida inibidor da enzima oxidase alternativa

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Pires, Bárbara Aliende, 1995-
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1638325
Resumo: Orientador: Gonçalo Amarante Guimarães Pereira
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spelling Integração de ômicas para a investigação de mecanismos de resistência de "Moniliophthora perniciosa" a um fungicida inibidor da enzima oxidase alternativaOmics integration for the investigation of "Moniliophthora perniciosa" resistance mechanisms against one alternative oxidase-targeting fungicideVassoura-de-bruxa (Fitopatologia)AntifúngicosMoniliophthora perniciosaMetabolômicaWitche's broom diseaseAntifungal agentsMoniliophthora perniciosaMetabolomicsOrientador: Gonçalo Amarante Guimarães PereiraDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de BiologiaResumo: O cacaueiro (Theobroma cacao) é uma planta originária da bacia amazônica que fornece a matéria prima para a produção de diversos produtos, especialmente o chocolate. Porém, a doença Vassoura de Bruxa (VDB) causada pelo fungo basidiomiceto "Moniliophthora perniciosa" representa uma das maiores ameaças à cacauicultura na América Latina. No Brasil, a VDB atingiu as fazendas baianas, até então a maior região cacauicultora nacional, no final da década de 1980 e causou grades prejuízos sociais, econômicos e ambientais. Análises do genoma de M. perniciosa identificaram a enzima mitocondrial Oxidase Alternativa (MpAOX) como um fator essencial para a sobrevivência e virulência do patógeno, especialmente durante as etapas iniciais da infecção. No entanto, até o momento não existem inibidores da AOX adequados para uso em campo, configurando a AOX como um importante alvo no desenvolvimento direcionado de uma nova classe de fungicidas. Uma linha de pesquisa iniciada pelo nosso grupo culminou em uma nova classe de inibidores da AOX que se mostraram eficazes in vitro contra M. perniciosa e outros fungos relevantes no cenário da agricultura brasileira, tais como Sclerotinia sclerotiorum e Venturia pirina. No entanto, apenas os esporos de M. perniciosa foram sensíveis à nova molécula, e o micélio apresentou resistência. Este fato indica que a resistência do micélio necrotrófico seja causado por fatores presentes exclusivamente neste tipo celular e que podem comprometer o sucesso de um novo fungicida baseado na inibição da AOX. Assim sendo, o presente estudo teve como objetivo elucidar os mecanismos de resistência de "M. perniciosa" a um inibidor da AOX através da investigação do perfil metabólico e transcriptômico do micélio necrotrófico. "M. perniciosa" foi desafiado com o composto N-(3-bromofenil)-3-fluorobenzamida (3FH), e a identificação de genes e rotas metabólicas envolvidas na resistência ao inibidor, assim como a identificação de eventuais alterações químicas sofridas pelo composto, foram alcançadas através das técnicas de RNA-seq, RMN e LC/MS. Estas informações serão relevantes para o desenvolvimento direcionado de novos inibidores da AOX eficazes ao longo de todo o ciclo de vida de "M. perniciosa", aumentando a chance de sucesso de um futuro defensivo agrícola. Paralelamente, foram realizados experimentos visando a manipulação genética da levedura modelo Pichia pastoris para a introdução da MpAOX, visando o desenvolvimento de um modelo experimental robusto para a triagem e caracterização de novos inibidores da AOXAbstract: The cacao tree (Theobroma cacao) is originated from the Amazon basin and provides the raw material for the production of several products, especially chocolate. However, the Witche¿s Broom Disease of cocoa (WDB), caused by the basidiomycete fungus "Moniliophthora perniciosa", is the major threat for cocoa production in Latin America. M. perniciosa reached Brazilian farms in the state of Bahia ¿ then the largest cacao producing region ¿ in the late 1980¿s and caused major economic and environmental upheaval. This scenario stimulated studies aimed at better understanding the molecular basis for "M. perniciosa" pathogenesis. Genome and transcriptome analyzes of M. perniciosa identified that the mitochondrial enzyme Alternative Oxidase (MpAOX) is an essential factor for pathogen survival and virulence, especially during the early stages of infection. However, known AOX inhibitors are not suitable for use in the field, making AOX a desirable target for the development of novel fungicides. We have recently identified a new class of AOX inhibitors wich were effective in vitro against M. perniciosa AOX and other relevant fungal phytopathogens in Brazilian agricultural scenario, such as Sclerotinia sclerotiorum and Venturia pirina. However, "M. perniciosa" mycelia were resistant to such inhibitors in clear contrast to M. perniciosa spores which were sensitive to AOX inhibition. Therefore, the present study aimed to uncover "M. perniciosa" mycelial resistance mechanisms by investigating metabolic changes after treatment with the AOX inhibitor N-(3-Bromophenyl)-3-fluorobenzamide (3FH). The identification of genes and metabolic pathways involved in fungicide resistance, as well as the identification of any chemical changes suffered by the inhibitor were achieved by RNA-seq, NMR and LC/MS techniques. This information will be relevant for the development of novel crop protection agents which are effective throughout the entire life cycle of "M. perniciosa". At the same time, experiments were carried out to genetically manipulate the model yeast Pichia pastoris for the introduction of MpAOX, aiming at the development of a robust experimental model for the screening and characterization of AOX inhibitorsMestradoGenética de MicroorganismosMestra em Genética e Biologia MolecularFAPESP2018/03130-6[s.n.]Pereira, Gonçalo Amarante Guimarães, 1964-Mondego, Jorge Mauricio CostaFranco, Sulamita de FreitasUniversidade Estadual de Campinas. Instituto de BiologiaPrograma de Pós-Graduação em Genética e Biologia MolecularUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASPires, Bárbara Aliende, 1995-20202020-02-10T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf1 recurso online (79 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1638325PIRES, Bárbara Aliende. Integração de ômicas para a investigação de mecanismos de resistência de "Moniliophthora perniciosa" a um fungicida inibidor da enzima oxidase alternativa. 2020. 1 recurso online (79 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1638325. 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