Análise do perfil de expressão diferencial no mutante nodVW de Sinorhizobium fredii NGR234

Abstract

Resumo: O processo de fixação biológica de nitrogênio atmosférico por rizóbios é de grande importância uma vez que reduz a necessidade de fertilizantes nitrogenados em culturas de interesse agronômico. Entre os rizóbios, S. fredii NGR234 tem sido amplamente estudado devido a sua grande faixa hospedeira. O intercâmbio de sinais moleculares requerido para uma nodulação ótima de NGR234 em leguminosas tem sido muito estudado, mas alguns fatores nele ainda têm função desconhecida. Entre eles o par regulatório NodV e NodW. Através do estudo do transcriptoma do mutante nodVW?, em comparação com o transcriptoma da estirpe selvagem, foram determinados alguns alvos de regulação por este sistema. Dentre eles os operons NGR_b03250-NGR_b03190, rmlB-wbgA, NGR_c06030-NGR_c06080, nopB-rhcU, nopC-NGR_a00520, e os genes nopT, nopJ, fixF, nodU e rgpF que são modulados por NodV e NodW em presença de flavonoides, enquanto que os operons NGR_c26130-NGR_c26200, NGR_c26090-NGR_26120, e os genes NGR_c30010 e hmgA são modulados na ausência destas substâncias. Os operons pqqEDCBA, cysHDN, cysG-NGR_c13080, thuEFGKAB e o gene suhB são modulados nas duas condições. Através do uso de fusões transcricionais das regiões regulatórias dos genes nopJ, nopB-rhcU, nopC-NGR_a00520, nopT, fixF e pqqEDCBA com o gene repórter de proteína fluorescente verde (GFP), a expressão diferencial destes foi confirmada. Ademais, foi detectada a ligação de NodW á região regulatória de nopB, in vitro, sugerindo que o sistema NodV-NodW pode participar diretamente da ativação deste gene. Além disso, foi feita uma nova descrição dos genes modulados por flavonoides em NGR234, confirmando o descrito por outros autores, através de RNA-seq. Desta maneira, este trabalho agrega informação para um maior entendimento do diálogo molecular rizóbio-leguminosa e abre portas para novas pesquisas no futuro. Palavras-chave: Sinorhizobium fredii NGR234, nodV, nodW, RNA-seq.

Abstract: The process of biological nitrogen fixation by rhizobia is of great importance since it reduces the need for nitrogen fertilizers in crops of agronomic interest. Among rhizobia, S. fredii NGR234 has been extensively studied due to its large host range. The exchange of molecular signals required for optimal nodulation of NGR234 in legumes has been well studied, but some factors in it still have unknown function. Among them is the NodV and NodW regulatory pair. Through the transcriptome study of the nodVW? mutant in comparison with the wild-type transcriptome some regulatory targets have been described for this system. Among them, the operons, NGR_b03250-NGR_b03190, rmlB-wbgA, NGR_c06030-NGR_c06080, nopB-rhcU, nopC-NGR_a00520, and the nopT, nopJ, fixF, nodU and rgpF genes are modulated by NodV and NodW in the presence of flavonoids, while the operons NGR_c26130-NGR_c26200, NGR_c26090-NGR_26120, and the genes NGR_c30010 and hmgA are in the absence of these substances. The pqqEDCBA, cysHDN, cysG-NGR_c13080, thuEFGKAB and suhB gene operons are modulated under both conditions. Through the use of transcriptional fusions of the regulatory regions of the nopJ, nopB-rhcU, nopC-NGR_a00520, nopT, fixF and pqqEDCBA genes with the green fluorescent protein (GFP) reporter gene, the differential expression of these genes has been confirmed. In addition, NodW binding to the regulatory region of nopB-rhcU has been detected in vitro, suggesting that the NodV-NodW system can participate directly in the activation of this gene. Additionally, a new description of the flavonoid-modulated genes in NGR234 has been made, confirming the one described by other authors, through RNA-seq. Therefore, this work aggregates information for a better understanding of rhizobial-legume molecular conversation, and opens the door to further research in the future. Key-words: Sinorhizobium fredii NGR234, nodV, nodW, RNA-seq.