Análise da função dos ativadores transcricionais SyrM1 e SyrM2 de Rhizobium sp. NGR234 no processo de nodulação

Abstract

Resumo: Rhizobium sp. NGR234 é um bacilo gram-negativo pertencente à família Rhizobiaceae que tem a capacidade de estabelecer uma relação simbiótica e induzir a formação de nódulos radiculares com 112 gêneros da família Fabaceae, sendo considerado um simbionte promíscuo em comparação com outros rizóbios. Sabe-se que a expressão de genes envolvidos na nodulação e fixação de nitrogênio em Rhizobium sp. NGR234 é controlada por uma complexa cascata regulatória cujo regulador chave é NodD1. No entanto, outros ativadores transcricionais, tais como SyrM1 e SyrM2, também estão envolvidos no controle dessa cascata e ainda não possuem suas funções muito bem esclarecidas. No presente trabalho, foram construídas estirpes mutantes nos genes syrM1 e syrM2, além de uma estirpe duplo mutante syrM1/syrM2. Essas estirpes mutantes foram avaliadas quanto à sua capacidade de nodulação, sendo possível observar que SyrM2 aumenta o número de nódulos nas raízes de Phaseolus vulgaris e diminui a nodulação em Tephrosia vogelii, Macroptilium atropurpureum e Vigna unguiculata. Uma complementaridade das atividades de SyrM1 e SyrM2, que é hospedeiro-específica, também foi observada em Phaseolus vulgaris, Tephrosia vogelii e Vigna unguiculata. A análise da expressão de potenciais genes alvo mostrou que os genes rhcC1 e nodPQ possuem expressão constitutiva, não sendo induzidos por flavonóides nem regulados por SyrM1 ou SyrM2. Também foi observado que SyrM2 pode estar diretamente envolvido na ativação de y4xD e nodD2 e é capaz de aumentar indiretamente a expressão de nopB. Ensaios de EMSA (ensaio de alteração da mobilidade eletroforética) confirmaram que SyrM2 reconhece e interage fisicamente com a região regulatória de y4xD e nodD2. Além disso, SyrM1 pode desempenhar uma atividade repressora em y4xD e nopB, que atenua os níveis de expressão desses genes. Palavras-chave: Rhizobium sp. NGR234, nodulação, syrM1 e syrM2.

Abstract: Rhizobium sp. NGR234 is a gram-negative bacillus belonging to the family Rhizobiaceae that has the ability to establish a symbiotic relationship and induce the development of root nodules with 112 genera of the family Fabaceae; it is considered a promiscuous microsymbiont compared with other rhizobia. It is known that expression of genes involved in nodulation and nitrogen fixation of Rhizobium sp.NGR234 is controlled by a complex cascade whose regulatory key regulator is NodD1. However, other transcriptional activators, such as SyrM1 and SyrM2, are also involved in the control of this cascade and their functions have not been clearly established. In the presentstudy, we constructed mutant strains in both syrM1 and syrM2 genes and a double mutant strain syrM1/syrM2. These mutant strains were evaluated for their ability to nodulate host plants, revealing that syrM2 increases the number of nodules on the roots of Phaseolus vulgaris and decreases inTephrosia vogelii, Macroptilium atropurpureum and Vigna unguiculata. A potential complementary activity of syrM1syrM2, which is host-specific, was also observed in Phaseolus vulgaris, Tephrosia vogelii and Vigna unguiculata. Analysis of the expression of potential target genes showed that rhcC1 and nodPQ genes have constitutive expression and are not regulated by syrM1 or syrM2 and are not induced by flavonoids. It was also observed that SyrM2 may be directly involved in activating y4xD and nodD2 and can indirectly increase the expression of nopB. EMSA (Electrophoretic Mobility Shift Assays) assays confirmed that SyrM2 recognizes and physically interacts with the regulatory region of y4xD and nodD2. Furthermore, a SyrM1may act as a repressor of y4xD and nopB genes, which attenuates the expression levels of these genes. Key-words: Rhizobium sp. NGR234, nodulation, syrM1 e syrM2.