Orientador: Anete Pereira de Souza

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia

Resumo: A brusone do arroz (rice blast disease) causada pelo ascomiceto fitopatógeno Magnaporthe grisea continua a ter um enorme impacto nas culturas de arroz (Oryza sativa) no Brasil e no mundo. PWL2, uma proteína efetora, é um conhecido produto de um gene AVR (avirulência). O gene PWL2 impede que...

Resumo: A brusone do arroz (rice blast disease) causada pelo ascomiceto fitopatógeno Magnaporthe grisea continua a ter um enorme impacto nas culturas de arroz (Oryza sativa) no Brasil e no mundo. PWL2, uma proteína efetora, é um conhecido produto de um gene AVR (avirulência). O gene PWL2 impede que o fungo infecte weeping lovegrass (Eragrostis curvula). Neste trabalho nós identificamos em uma linhagem de M. grisea um gene que produz uma proteína diferente de PWL2, denominada PWL2D. A seqüência do gene PWL2D tem duas bases que diferem do gene PWL2, as quais produzem alterações nos resíduos de 90 e 142 da proteína. A alteração do resíduo 90 (de D90 para N90) é fundamental para a avirulência. Neste trabalho foram efetuadas a clonagem do gene PWL2D no vetor pET32-Xa/LIC, a expressão em Escherichia coli e a avaliação da estrutura de PWL2D por técnicas espectroscópicas. A proteína PWL2D fusionada à cauda TRX é propensa a agregação, e sua solubilidade é melhorada quando super-expressa sem o seu peptídeo-sinal original. Os resultados estruturais obtidos indicam que a proteína PWL2D possivelmente é intrinsecamente desordenada. Foi elaborado um modelo para a resistência/susceptibilidade do hospedeiro à M. grisea considerando a atuação de PWL2D como uma proteína intrinsecamente desordenada. Os resultados obtidos deverão facilitar a análise estrutural de PWL2D e podem contribuir para a compreensão da função do gene nas interações fungo / planta. Oito diferentes genes de M. grisea, além de PWL2D, foram também estudados neste trabalho. Dentre estes, destacam-se o gene que produz a xilanase XYL5 e seu domínio catalítico, o gene que codifica a chaperona ABC1 e seus dois domínios funcionais, e o gene que codifica a trealase PTH9, sendo todos estes relacionados à patogenicidade do fungo M. grisea. A xilanase XYL5 (EC 3.2.1.8) e seu domínio catalítico conservado (XYL5/DOM) foram fusionados à Maltose Binding Protein (MBP) ou à tiorredoxina (TRX) e expressas em E. coli. A produção de proteína solúvel e ativa foi influenciada pelo tipo de fusão. Os extratos solúveis contendo as proteínas de fusão MBP-XYL5 e MBP-XYL5/DOM apresentaram atividade xilanolítica em relação ao controle. Entretanto, durante o processo de purificação, a atividade foi perdida. Assim, obteve-se pela primeira vez o gene de patogenicidade XYL5 de M. grisea expresso com sucesso em E. coli e sua atividade enzimática xilanolítica foi demonstrada. Não foi possível expressar a chaperona ABC1 na forma solúvel nos sistemas de expressão utilizados, e a sequência gênica referente à trealase PTH9 - por mostrar a presença de introns após o seqüenciamento do gene amplificado na linhagem de M. grisea em estudo, mostrou-se inadequado para a sua expressão protéica no sistema de expressão procariótico utilizado durante a realização deste trabalho

Abstract: The rice blast disease caused by the ascomycete phytopathogen Magnaporthe grisea continues to have a huge impact on crops of rice (Oryza sativa) in Brazil and worldwide. PWL2, an effector protein, is a product of an AVR (avirulence) gene . The gene PWL2 prevents fungus from infecting...

Abstract: The rice blast disease caused by the ascomycete phytopathogen Magnaporthe grisea continues to have a huge impact on crops of rice (Oryza sativa) in Brazil and worldwide. PWL2, an effector protein, is a product of an AVR (avirulence) gene . The gene PWL2 prevents fungus from infecting weeping lovegrass (Eragrostis curvula). In this work we identified in a strain of M. grisea a gene that produces a protein different from PWL2, called PWL2D. The gene sequence PWL2D has two bases that differ from PWL2 gene, which produce changes in residues 90 and 142 of the protein. The change of residue 90 (from D90 to N90) is critical to avirulence. In this work it was realized the cloning of the gene in the vector PWL2D pET32-Xa/LIC, the expression in Escherichia coli and the assessment of PWL2D structure by spectroscopic techniques. The protein fused to the tag PWL2D TRX is prone to aggregation, and its solubility is improved when overexpressed without its original signal peptide. The structural results obtained indicate that possibly the protein PWL2D is intrinsically disordered. A model for the resistance/susceptibility of the host to M. grisea was developed considering the performance of PWL2D as an intrinsically disordered protein. The results should facilitate structural analysis of PWL2D and may contribute to the understanding of gene function in the interactions fungus/plant. Eight different genes of M. grisea, besides PWL2D, were also studied in this work. Among these, stands out the gene that produces xylanase XYL5 and its catalytic domain, the gene that codify the chaperone ABC1 and its two functional domains, and the gene that codify the trehalase PTH9, all them being related to the pathogenicity of the fungus M. grisea. The xylanase XYL5 (EC 3.2.1.8) and its retained catalytic domain (XYL5/DOM) were fused to the solubilizing proteins (MBP) or thioredoxin (TRX) and expressed into E. coli. The production of soluble and active protein was influenced by the type of fusion. The soluble extracts containing the fusion proteins MBP- XYL5 and MBP-XYL5/DOM showed xylanolytic activity compared to the control. However, during the purification process, the activity was lost. Thus, we obtained for the first time the gene pathogenicity XYL5 M. grisea expressed successfully in E. coli and its enzymatic xylanolytic activity was demonstrated. It was not possible to express the chaperone ABC1 in soluble form in the expression systems used, and the gene sequence related to trehalase PTH9 - by showing the presence of introns after the sequencing of the gene amplified in the strain of M. grisea under study, rendered inadequate for its protein expression in the prokaryotic system used during the realization of this work