Transcriptômica de genes codificadores de quinases em raiz de pinhão-manso (jatropha curcas l.) sob estímulo salino

Abstract

Jatropha curcas é uma espécie que apresenta multipla aplicabilidade, com ênfase no seu potencial para redução de danos ambientais, com aplicação na industria de biocombustível e no setor ambiental, visando a fitorremediação, prevenção e controle de erosão do solo. Os trabalhos aqui apresentados tiveram como objetivo, analisar os transcriptomas de acessos contrastantes de J. curcas em resposta ao estímulo salino, visando a mineração de quinases com potencial para aplicação no melhoramento genético da cultura. O estudo sobre o quinoma de J. curcas, teve como foco analisar a diversidade, classificação, estrutura genética, elementos cis-reguladores (ECRs) e fatores de transcrição (FTs). Também prospectamos domínios conservados, atributos físico- químicos e localização subcelular das proteínas quinase (PK). A pesquisa inclui uma análise de RNA-Seq de JcPKs de dois acessos expostos a NaCl (150mM/3h). O quinoma de J. curcas compreende 1.350 PKs codificadas por 872 genes únicos (aproximadamente 3% dos genes codificadores de proteínas da espécie). A análise fenética revelou 20 grupos distintos e 121 famílias/subfamílias. As famílias PK exibem diversidade estrutural significativa, com números variados de íntrons, comprimentos de proteínas, valores de pI e massa molecular. Comparações ortológicas com outras espécies de plantas sugerem forte conservação dos genes PK, variando de 51% (Arabidopsis thaliana) a 78% (Hevea brasiliensis). Os ECRs enriquecidos nos promotores do gene PK estão ligados a FTs como Dof, MIKC_MADS e ERF, o que poderia melhorar as vias de sinalização e os genes responsivos ao estresse. Os dois acessos, Jc171 e Jc183, exibiram estratégias diferentes em resposta ao NaCl, com Jc171 mostrando mais modulação em genes PK, principalmente regulação negativa, do que Jc183. A validação através de ensaios qPCR confirmou candidatos PK específicos. Em outro trabalho, exploramos a diversidade estrutural e características físico-químicas das quinases semelhantes a receptores ricos em leucina (LRR), além disso, uma rede de interação proteína-proteína (PPI) foi construída com base nos genes diferencialmente expressos. O quinoma de J. curcas é composto por 259 proteínas LRR, codificadas por 200 unigenes. A análise fenética revelou 23 subfamílias LRR, sendo essa a maior e mais diversa família do grupo RLK- Pelle. A estrutura gênica e a disposição dos ECRs apresentaram variação intra e interfamiliar. A maioria das subfamílias encontra-se localizadas na membrana plasmática, reforçando a atuação dessas quinases na percepção de estímulos e mediação da cascata de sinalização. As subfamílias ancoradas na membrana apresentaram similaridade das propriedades proteicas. A rede PPI de Jc171 mostrou que as LRR reprimidas estão associadas a processos metabólicos, de crescimento e desenvolvimento da planta, além da resposta a estímulos. Em Jc183, a rede PPI associou as LRR a regulação de processos biológicos, resposta ao estímulo e regulação negativa da morte celular. Os dados apontam para uma divergência na resposta dos acessos ao estímulo salino, sugerindo que o mecanismo de resposta ao estresse é dependente do genótipo. Esta pesquisa fornece uma base sólida para estudos futuros sobre o papel das proteínas quinases de J. curcas no aumento da adaptabilidade das plantas aos estresses abióticos, contribuindo para o desenvolvimento de culturas tolerantes a condições ambientais adversas.