Análise dos mecanismos de splicing alternativo em resposta ao déficit hídrico em soja (Glycine max) - Santos, Eulalio Gutemberg Dias dos (2019)
A soja [Glycine max (L.) Merr.] hoje em dia é uma das culturas de maior importância para o agronegócio mundial. O Brasil se posiciona como o segundo maior produtor mundial desta cultura, com mais de 30% da produção, atrás apenas dos Estados Unidos. Porém, nos últimos anos, a soja vem sofrendo grandes perdas em função das adversidades climáticas, apresentando enorme sensibilidade a alterações de frio, calor, chuvas e principalmente escassez hídrica, responsável pelas maiores perdas, impedindo uma maior produtividade e expansão agrícola para outras regiões. A solução para essas perdas seria o desenvolvimento de técnicas mais eficazes de plantio e produção, bem como o desenvolvimento de variedades genotípicas mais tolerantes à escassez hídrica. Dessa forma, nosso principal objetivo é a busca pela melhor elucidação de mecanismos e vias relacionadas ao estresse hídrico por predição em bioinformática analisando o transcriptoma após estresse. Portanto, estudos transcriptômicos oferecem uma visão dos mecanismos de resposta ao estresse das plantas. Aqui, apresentamos os resultados do perfil global de expressão gênica de folhas de dois cultivares de soja, BR16 e EMBRAPA48, com capacidade contrastante para lidar com o déficit hídrico, utilizando metodologia de sequenciamento de RNA. Para as análises iniciais do transcriptoma, a qualidade das sequências foi avaliada com o programa FastQC. Posteriormente, nós realizamos o alinhamento contra o genoma de referência da soja usando o alinhador Bowtie/TopHat, em seguida avaliado o perfil de expressão gênica pelo pacote Cufflinks/Cuffdiff, que mostraram uma gama de genes que foram alterados em função do estresse, com uma perturbação mais branda para a variedade mais tolerante EMBRAPA48. Nossa análise sugere que a tolerância à seca resulta de um certo nível de transcrição de genes que predispõem a planta mesmo antes do início da seca. No splicing alternativo diferentes éxons e íntrons de um mesmo pré- RNA mensageiro podem ser excluídos ou retidos para produzir diferentes RNAs maduros, expandindo o repertório do transcriptoma. Análises de expressão diferencial em nível de transcritos podem detectar alterações na expressão de isoformas do transcrito, a partir de um mesmo gene. Portanto, no presente estudo, nós avaliamos a ocorrência de ivsplicing alternativo diferencial. Inicialmente realizamos o alinhamento contra o genoma de referência de Soja usando o alinhador splice-aware STAR. Após o alinhamento, o programa rMATS foi usado para detectar os principais tipos de splicing alternativo. Em nossos resultados mostramos que o Alternativo 3’ e Skipped exon foram os eventos de maior ocorrência para ambas variedades. Nossos dados sugerem que eventos de splicing alternativo são diferencialmente regulados em consequência da submissão ao estresse hídrico e revelam um mecanismo potencial na regulação da expressão de genes com importantes funções na tolerância ao estresse. Diante das análises de Ontologia revelou que os genes DAS estavam envolvidos principalmente em processos biológicos, incluindo resposta celular ao estresse como a biossíntese de polissacarídeos de membrana (dentre as quais se encontram a biossíntese de glicanos, betaglicanos e UDP-raminose), reparo da região 3’ de DNA, transporte de auxina, regulação do desenvolvimento floral e resposta ao estímulo abiótico como manutenção do potencial hídrico das folhas. Dessa forma a avaliação da expressão de genes e do splicing alternativo do transcriptoma de soja para as variedades contrastantes nos fornecem entendimento de como ocorre a regulação da expressão diferencial bem como a descrição de mecanismos e vias para tolerância ao estresse hídrico.