Análise funcional da transferase e dioxigenase de enxofre Blh e sua proteína reguladora BigR, evolvidas na detoxificação de gás sulfídrico e resposta à hipóxia em Xylella fastidiosa e Agrobacterium tumefaciens   : Functional analysis of the sulfur transferase/dioxygenase Blh and its regulatory protein BigR, involved in hydrogen sulfide detoxification and response to hypoxia in Xylella fastidiosa and Agrobacterium tumefaciens  

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Lira, Nayara Patricia Vieira de, 1988-
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1634067
Resumo: Orientador: Celso Eduardo Benedetti
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O operon bigR (Biofilm-Associated Growth Repressor) descoberto em Xylella fastidiosa e conservado em Agrobacterium tumefaciens e outras fitobactérias associadas à solo e raízes, atua na detoxificação do H2S. O mecanismo de detoxificação de H2S mediado pelo operon bigR envolve a oxidação do H2S à sulfito. O operon bigR codifica o repressor BigR, a proteína bifuncional Blh que apresenta atividades de sulfotransferase (ST) e dioxigenase de enxofre (SDO), e um transportador de sulfito composto por três proteínas de membrana. Em estudos anteriores do grupo, verificou-se que a ligação do repressor BigR ao seu DNA alvo depende do estado redox das cisteínas conservadas C42 e C108, as quais, quando oxidadas na forma de ligação dissulfeto intracadeia altera a conformação do domínio helix-turn-helix do repressor, impedindo sua ligação ao DNA, ativando assim o operon. Porém, a natureza da molécula sinalizadora responsável pela oxidação de BigR permanecia desconhecida. Ainda, em estudos genéticos anteriores, verificou-se que a proteína Blh era necessária para a oxidação do H2S a sulfito e importante para manter o crescimento da bactéria em condições de hipóxia. Entretanto, o mecanismo bioquímico pelo qual Blh promove tais fenótipos não era conhecido. Aqui, demostramos que o próprio H2S é capaz de oxidar BigR e dissociá-lo do DNA, levando assim à ativação do operon. Além disso, demonstramos que as atividades enzimáticas promovidas pelos domínios ST e SDO de Blh ocorrem de forma acoplada e dependente de glutationa reduzida, e que essas atividades se mostraram essenciais para manutenção da respiração aeróbica em condições de hipóxia. Tanto as atividades de ST e SDO de Blh produzem sulfito como produto de reação. Assim, sabendo-se que o íon sulfito é tóxico para plantas, estudamos o possível efeito do sulfito em folhas de citros infectadas por X. fastidiosa. Verificamos que sulfito causa clorose em folhas de citros e que plantas de laranja doce infectadas com X. fastidiosa apresentam maiores níveis de sulfito e de transcritos dos genes SiR (Sulfito redutase) e SO (sulfito oxidase) envolvidos na detoxificação do sulfito em plantas. Os dados sugerem, portanto, que plantas infectadas com X. fastidiosa, com sintomas da Clorose Variegada dos Citros (CVC), estão sob estresse de sulfito e que o sulfito produzido pela atividade do operon bigR poderia contribuir para o desenvolvimento dos sintomas da CVCAbstract: Hydrogen sulfide (H2S) is well recognized as a toxic gas due to its capacity to strongly compete with oxygen for the cytochrome c oxidase (Cox), thus blocking aerobic respiration in many organisms. The bigR operon (Biofilm-Associated Growth Repressor), originally described in Xylella fastidiosa and Agrobacterium tumefaciens, and found conserved in related phytobacteria associated with soil and roots, plays a central role in H2S detoxification. The mechanism by which H2S is eliminated by the bigR operon involves the oxidation of the sulfur atom of H2S into sulfite. The bigR operon encodes the BigR repressor, the bifunctional Blh that shows sulfurtransferase (ST) and sulfurdioxygenase (SDO) activities, and a sulfite transporter. In a previous study, it was shown that the binging of BigR to its target DNA depends on the redox status of its two cysteines C42 e C108, which, when oxidized into an intrachain disulfide bond, changes the conformation of the helix-turn-helix domains of the repressor, disrupting its interaction with DNA, thus activating the operon. However, the nature of the signaling molecule responsible for BigR oxidation remained elusive for many years. In addition, in previous genetic studies, it was found that the Blh protein was necessary for H2S oxidation and required for bacterial growth under hypoxia. Nevertheless, the biochemical mechanism by which Blh promotes such phenotypes was not known. Here, we show that H2S was capable of inducing the disulfide bond formation between C42 and C108 inactivating the repressor and activating do operon. Moreover, we show that enzymatic activities displayed by the ST e SDO domains of Blh are coupled and dependent of reduced glutathione, and that these activities are essential to maintain aerobic respiration under hypoxia. We also found that both the ST e SDO reactions produce sulfite as a product. Thus, knowing that sulfite is toxic to plants, we investigated a possible effect of sulfite toxicity in citrus infected with X. fastidiosa showing typical Citrus Chlorosis Variegated (CVC) symptoms. We found that sulfite causes chlorosis in citrus leaves and that sweet orange plants infected with X. fastidiosa showed higher sulfite contents and higher levels of transcripts for the SiR (Sulfite reductase) and SO (sulfite oxidase) genes, which are involved in sulfite detoxification in plants. Our data thus suggest that plants infected with X. fastidiosa are under sulfite stress and that sulfite that is produced as a result of the activity of the bigR operon might contribute to the development of CVC symptomsDoutoradoGenética Vegetal e MelhoramentoDoutora em Genética e Biologia MolecularFAPESP2013/24042-0[s.n.]Benedetti, Celso Eduardo, 1964-Alvarez-Martinez, Cristina ElisaKobarg, JörgSoares Netto, Luis EduardoRocco, Silvana AparecidaUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de BiologiaPrograma de Pós-Graduação em Genética e Biologia MolecularUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASLira, Nayara Patricia Vieira de, 1988-20182018-03-13T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf1 recurso online (93 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1634067LIRA, Nayara Patricia Vieira de. Análise funcional da transferase e dioxigenase de enxofre Blh e sua proteína reguladora BigR, evolvidas na detoxificação de gás sulfídrico e resposta à hipóxia em Xylella fastidiosa e Agrobacterium tumefaciens   : Functional analysis of the sulfur transferase/dioxygenase Blh and its regulatory protein BigR, involved in hydrogen sulfide detoxification and response to hypoxia in Xylella fastidiosa and Agrobacterium tumefaciens   . 2018. 1 recurso online (93 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1634067. Acesso em: 3 set. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1029659Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDFporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2018-09-04T13:56:03Zoai::1029659Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2018-09-04T13:56:03Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
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