Toxinas protÃicas de sementes de soja [Glycine Max (L.) Merr.]: aspectos moleculares e funcionais / Toxic proteins from soybean seeds [Glycine max (L.)Merr.]: molecular aspects and functional analysis

AUTOR(ES)
FONTE

IBICT - Instituto Brasileiro de Informação em Ciência e Tecnologia

DATA DE PUBLICAÇÃO

08/06/2009

RESUMO

A soja (Glycine max) à uma espÃcie de grande valor econÃmico para o Brasil dada a multiplicidade de uso de seus grÃos na alimentaÃÃo animal e na indÃstria. Embora o Brasil seja o segundo maior produtor mundial dos grÃos, as perdas na produtividade em campo ainda sÃo considerÃveis, principalmente Ãquelas causadas por nematÃides do gÃnero Meloidogyne e por fungos fitopatogÃnicos. Mesmo com a existÃncia de alternativas quÃmicas para o controle dessas espÃcies, bem como com a existÃncia de genÃtipos resistentes, as perdas agrÃcolas ainda sÃo considerÃveis, mostrando que a busca por mecanismos naturais de resistÃncia ambientalmente seguros sÃo prÃticas necessÃrias para o controle de pragas e patÃgenos e para a melhoria na produtividade. Este trabalho objetivou caracterizar bioquÃmica e funcionalmente duas toxinas protÃicas isoladas de sementes de soja, bem como avaliar os seus papÃis na defesa contra patÃgenos de importÃncia agronÃmica para essa espÃcie. Foi mostrado experimentalmente que SYTX-2 (28 kDa) à uma proteÃna Ãcida encontrada em duas isoformas (27,3 e 27,2 kDa) de pIâs 5,11 e 5,24, as quais apresentam a mesma extremidade NH2-Terminal (KTISSEDSPFFNCREK). A anÃlise por dicroÃsmo circular mostrou que a SYTX-2 apresenta um espectro tÃpico de proteÃnas que apresentam α-hÃlice e folhas-β, sendo essa estrutura semelhante Ãquela jà descrita para a SBTX. Esses padrÃes sÃo gradualmente perdidos quando a proteÃna à aquecida de 25 a 95 ÂC. Os espectros de emissÃo em 280 e 295 nm (323 e 313 nm, mÃximo) mostraram padrÃes tÃpicos de resÃduos de triptofano presentes no interior da estrutura terciÃria. SYTX-2 à uma hemilectina capaz de aglutinar indiretamente eritrÃcitos de coelho em presenÃa de anticorpos policlonais anti-SYTX-2, sendo essa atividade inibida por D-manose. AlÃm disso, in vitro, SYTX-2 apresentou atividade ribonucleÃsica, cuja atividade especÃfica (1821,42  3,34 UA. h-1 mgP) foi semelhante Ãquela descrita para a ribonuclease de raÃzes de V. unguiculata. Foi observado que SYTX-2 està presente na casca das sementes em teores menores do que os observados para os cotilÃdones, alÃm de se distribuir tambÃm em raÃzes, caules e folhas. As raÃzes jovens apresentam os maiores teores de SYTX-2 (62,62  10,10 Âg de SYTX-2/g de tecido) sendo essa expressÃo triplicada em tecidos adultos (195,12  35,54 Âg/g de tecido). Em pH 5,0 essa proteÃna à exsudada das sementes ao longo de 24 h, sendo o pico de exsudaÃÃo mostrado 18 h apÃs o contato com o tampÃo (6,16  0,08 ÂgP de SYTX-2/semente ). Tal como descrito para muitas proteÃnas de defesa, SYTX-2 foi induzida 6 h apÃs a injÃria mecÃnica de folhas (de 6,7 para 10,46 Âg de SYTX-2/ g de tecido), retornando aos valores normais 24 h apÃs a lesÃo. In vitro SYTX-2 apresentou uma potente atividade nematicida contra M. incognita RaÃa 4, induzindo a mortalidade de 85% dos J2 6h apÃs incubaÃÃo com a proteÃna, e de 100% apÃs 24 h. Essa toxina tambÃm foi capaz de inibir (20%) o crescimento de C. albicans, embora nÃo tenha sido efetiva em inibir a germinaÃÃo de esporos de fungos fitopatogÃnicos (R. solani, Phomopsis sp. e F. solani f.sp glycines). Este trabalho tambÃm descreve o isolamento, a clonagem e a caracterizaÃÃo do cDNA da subunidade de 27 kDa da SBTX (44 kDa). O cDNA foi isolado a partir de um pool de RNA extraÃdo de sementes 15, 25 e 35 dias apÃs a antese, utilizando iniciadores desenhados a partir do NH2-terminal das duas subunidades da proteÃna (27 e 17 kDa). EvidÃncias experimentais sugerem fortemente que as duas subunidades da proteÃna sÃo codificadas por genes diferentes. A subunidade de 27 kDa da SBTX apresenta um cDNA de 815 pb, composto por uma ORF de 660 nucleotÃdeos, codificante para uma proteÃna com 219 resÃduos de aminoÃcidos. A sequÃncia do cDNA da SBTX foi detectada em dois cromossomos (04 e 06) e a busca por ESTâs para essa proteÃna, mostrou que alÃm de ser expressa em todo o vegetal, nÃveis elevados de transcritos sÃo observados apÃs a infecÃÃo contra P. sojae e F. solani f. sp. glycines, evidenciando seu importante papel na defesa contra fungos fitopatogÃnicos. A sequÃncia deduzida de aminoÃcidos da subunidade de 27 kDa apresenta um peptÃdeo sinal de 26 resÃduos de aminoÃcidos, clivado para a produÃÃo da proteÃna madura, que apresenta, portanto, massa molecular de 21,7 kDa e pI 9,3, sendo uma proteÃna bÃsica. Na sequÃncia de aminoÃcidos da subunidade de 27 kDa tambÃm foram identificados: um resÃduo de cisteÃna, envolvido na formaÃÃo de uma ponte dissulfeto com a subunidade de 17 kDa, 11 sÃtios de fosforilaÃÃo em Ser, Thr ou Tyr, 8 sÃtios de glicosilaÃÃo para GlcNAc e um sÃtio para adiÃÃo de oligossacarÃdeos tipo mucina (GalNAc). A toxina tambÃm apresenta sÃtios de clivagem para pepsina, tripsina e quimiotripsina que podem justificar a ausÃncia de toxicidade observada em camundongos apÃs administraÃÃo oral. SYTX-2 e SBTX foram mostradas atravÃs de uma caracterizaÃÃo estrutural ainda mais completa que as descritas por Sousa (2006) e Siebra (2004) e as informaÃÃes obtidas permitiram definir que essas proteÃnas sÃo parte importante da defesa da soja contra fungos fitopatogÃnicos e nematÃides. AlÃm de inÃditos e de extrema relevÃncia, todos esses dados darÃo subsÃdios para estudos posteriores que objetivem, para SYTX-2, determinar sua microestrutura protÃica e isolamento gÃnico e, para SBTX, realizaÃÃo de projetos futuros, visando o desenvolvimento de plantas transgÃnicas com uma maior resistÃncia a fungos

ASSUNTO(S)

fungos fitopatogÃnicos m. incognita defesa vegetal sbtx sytx-2 glycine max bioquimica glycine max sytx-2 sbtx plant defense m. incognita phytopathogenic fungi

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