Análise de sequências de inserção e transposons nos genomas de bactérias fitopatogênicas
Authors:   , Fernandes Alexia Suellen 
Published: August 2023

O desenvolvimento de resistência contra os principais métodos de controle a doenças causadas por fitopatógenos são um dos principais problemas enfrentados na agricultura. Em 2012, Mansfield et al., elaboraram um ranking classificando os dez principais fitopatógenos bacterianos de interesse agronômico e científico, sendo esses, Pseudomonas syringae patovares, Ralstonia solanacearum, Agrobacterium tumefaciens, Xanthomonas oryzae pv. oryzae, Xanthomonas campestris patovares, Xanthomonas axonopodis pv. manihotis, Erwinia amylovora, Xylella fastidiosa, Dickeya (dadantii e solani), Pectobacterium (carotovorum e atrosepticum). Estes fitopatógenos ainda são os maiores responsáveis por causar perdas e danos significativos em lavouras, são de difícil controle, apresentam significativa variabilidade genética dentro da mesma espécie e muitos são capazes de adquirir genes de forma horizontal que influenciam na patogênese. No entanto, pouco se sabe sobre a influência de transposons (Tns) e sequências de inserção (ISs) na virulência e adaptação de bactérias fitopatogênicas. Dessa forma, nosso estudo teve o objetivo de identificar e tentar entender o papel de sequências de inserção e transposons nos genomas completos das dez principais bactérias fitopatogênicas de acordo com a classificação de Mansfield et al., 2012.Neste trabalho, foi realizada a busca em 270 genomas completos desses fitopatógenos para a identificação e caracterização de ISs e Tns coletivamente denominados elementos transponíveis (ETs). Foram identificados um total de 35.692 sequências de inserção, sendo as famílias IS5, IS3, IS4 e IS110 as mais abundantes. A mediana de ISs encontradas em cada espécie, foi: 66,5 elementos por genoma em P. syringae, 60 em R. solanacearum, 10,5 em A. tumefaciens, 383,5 em X. oryzae, 65 em X. campestris, 60 em X. axonopodis, 2 em E. amylovora, 5,5 em X. fastidiosa, 21 em D. dadantii e 6 em D. solani, 6 em P. carotovorum e 8 em P. astrosepticum. Além disso, 71 transposons foram identificados, onde em quatro deles observamos a presença de genes acessórios que codificam resistência a estreptomicina e genes de patogenicidade, como as proteínas efetoras do tipo III de secreção HopX e Popp2 e proteínas efetoras que atuam como ativadores de transcrição em plantas. Verificamos também a presença de recombinações ectópicas mediadas por elementos transponíveis nas espécies do gênero Xanthomonas. Os perfis de inserção de ISs revelaram a proximidade desses elementos com genes de virulência e adaptação. Em X. oryzae, identificamos elementos ISs interrompendo genes de avirulência. As análises de pressão de seleção mostraram que ISs próximas a genes da família ATPases estão sendo selecionados positivamente em P. syringae, enquanto nessa mesma espécie, elementos próximos a genes que codificam bombas de efluxo sofrem um processo de eliminação dos genomas. A análise de dados de RNAseq das espécies P. syringae, X. oryzae e R. solanacearum mostraram mudanças significativas na expressão dos genes das transposases dos elementos transponíveis avaliados em diferentes condições de temperatura, meios de cultivo e estresse ao óxido nítrico e oxidativo. Por fim, detectamos dois sRNA putativos, sendo um cis-RNA codificado por uma IS que realiza possivelmente a regulação da transposição do próprio elemento e um trans-RNA codificado por um transposon e possivelmente que regula um gene que codifica uma proteína efetora da família TALE. Dessa maneira, nossos resultados sugerem que ETs interferem nos mecanismos de patogenicidade e adaptação desses fitopatógenos. Portanto, a compreensão abrangente do contexto desempenhado por ETs nos genomas de bactérias deve ser explorada com o intuito de identificar alvos críticos que no futuro podem auxiliar no gerenciamento de doenças e no controle de patógenos. Palavras-chave: Elementos genéticos móveis. Fitopatógenos. Virulência. Adaptação.