Identificação de genes potencialmente envolvidos na interação tomateiro - Potyvirus

Abstract

Durante a coevolução entre vírus e hospedeiro desenvolve-se uma interação complexa envolvendo diversos mecanismos de ataque do patógeno, e de defesa do hospedeiro. A alteração no padrão de expressão gênica do hospedeiro é uma conseqüência desses mecanismos. Entretanto, o conhecimento sobre os efeitos da infecção viral na expressão gênica ainda é limitado. Com o objetivo de identificar genes diferencialmente expressos em uma interação vírus - planta, uma biblioteca subtrativa foi produzida a partir de plantas suscetíveis de tomateiro infectadas pelo potyvírus Pepper yellow mosaic virus (PepYMV), utilizando-se folhas inoculadas, 72 horas após a inoculação. Foram identificados 777 genes diferencialmente expressos durante a infecção viral, que possuem homologia com proteases, proteossomos, diversos fatores de transcrição, proteínas envolvidas na via de ubiquitinação, proteínas de resposta a choque térmico, catalases, proteínas envolvidas em silenciamento gênico, dentre outras. Também foram identificados 104 genes reprimidos, que da mesma forma apresentaram homologia com genes envolvidos em diversas vias celulares. A expressão diferencial dos genes foi validada por RT- PCR quantitativo e análise de macroarranjos. O estudo dos genes identificados, em conjunto com as informações sobre o ciclo de infecção viral, proporciona uma visão global de como o vírus utiliza fatores do hospedeiro para a biossíntese de proteínas virais e infecção de novos tecidos, e também das respostas de defesa do hospedeiro na tentativa de conter, ou ao menos minimizar, os danos causados pela infecção viral. A análise funcional dos genes identificados será necessária para determinar seu papel específico na interação.

During co-evolution between virus and host, a complex interaction has been developed involving several mechanisms of pathogen attack and host defense. Host defense responses cause up- and downward shifts in gene expression. However, the effects of viral infection in the host s gene expression profile are still poorly understood. With the objective of identifying differentially expressed genes in a virus- host interaction, susceptible tomato plants were inoculated with the potyvirus Pepper yellow mosaic virus (PepYMV), and a subtractive library was constructed based on mRNA extracted from inoculated leaves at 72 h after inoculation. A total of 777 genes differentially expressed were identified, including genes involved in a number of plant defense responses as well as transcriptional regulators and signaling proteins, including catalase, aldolase, cystein proteases, heat shock proteins, polyubiquitin, proteassome subunits, proteins involved in gene silencing, among others. A total of 104 down-regulated genes were also identified, which likewise display homology with genes involved in several metabolic pathways. Differential expression of selected genes was validated by quantitative RT-PCR and macroarray analysis. The study of these genes, together with information on the viral infection cycle, provides a global view of the host factors used by the virus to synthesize its proteins and to infect new cells and tissues, as well as the responses from the host, in its attempt to contain or at least minimize the damage caused by the infection. Functional analysis of these genes will be necessary in order to determine their specific role in the interaction.