Caracterização molecular e funcional de transfatores da família NAC de soja (Glycine max)

• Ano de defesa: 2007
• Autor(a) principal: Pinheiro, Guilherme Luiz
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Viçosa; BR; Bioquímica e Biologia molecular de plantas; Bioquímica e Biologia molecular animal; Mestrado em Bioquímica Agrícola; UFV
• Palavras-chave em Português: Soja; Regulação de expressão gênica; Efeito do stress; Soybean; Gene expression regulation; Stress effect; CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::BIOQUIMICA::BIOLOGIA MOLECULAR
• Link de acesso: http://locus.ufv.br/handle/123456789/2387

A identificação de vias de sinalização de resposta a diferentes estresses constitui um dos interesses majoritários de pesquisas na área de interações das plantas com o meio ambiente. Recentemente, foram identificados por nosso grupo genes de soja co-regulados por estresse osmótico e estresse no retículo, que possivelmente fazem parte de uma via integrativa inédita em plantas. Dentre os genes identificados, destacam-se GmATAF2 e GmNAM, que codificam transfatores da família NAC, cujos representantes estão envolvidos em eventos de desenvolvimento vegetal e na resposta a estresses bióticos e abióticos. Nesta investigação, foi demonstrado que as ESTs de GmATAF2 e GmNAM correspondem a regiões distintas de um mesmo gene, homólogo a ATAF1 e ATAF2 de Arabidopsis e denominado GmATAF. Além disso, a expressão transiente de GmATAF em protoplastos de soja resultou na repressão de genes da via integrativa e de genes especificamente induzidos por estresse hídrico e do retículo, sugerindo que GmATAF seja um repressor de vias de resposta a diferentes estresses em soja. Diante do potencial dos transfatores NAC como alvos para estratégias de resistência engenheirada, foram, além de GmATAF, isolados e caracterizados outros 6 genes NACs de soja (GmNAC1-GmNAC6). Os 7 genes GmNACs puderam ser filogeneticamente separados em 6 subgrupos: ATAF1, ATAF2, NAP, ANAC, NAM e TERN, constituindo possivelmente genes NACs funcionalmente não-redundantes. Ensaios de expressão transiente em tabaco revelaram que todas as proteínas GmNAC localizam-se no núcleo, consistentemente com a atuação como fatores de transcrição. Além disso, as proteínas GmNAC2, GmNAC3 e GmNAC5 exibiram capacidade de ativação transcricional em leveduras. Consistentemente com a heterogeneidade funcional sugerida pelo agrupamento filogenético, a análise do padrão de expressão dos genes GmNACs revelou uma expressão diferencial em órgãos de soja. Utilizando plantas transgênicas defeituosas na ativação da via de resposta a proteínas mal dobradas no RE (via UPR), foi demonstrado que a ativação dos genes GmATAF, GmNAC2 e GmNAC6 é sinalizada por estresses no RE por meio de uma via distinta da UPR. Os genes NACs de soja também estão envolvidos na resposta a outros estresses abióticos. Foi demonstrado que GmATAF, GmNAC2, GmNAC3 e GmNAC4 são fortemente induzidos por estresse osmótico, mas possivelmente em vias distintas, pois enquanto GmNAC3 e GmNAC4 são também induzidos pelo hormônio ABA, a indução de GmATAF e GmNAC2 durante o estresse osmótico parece ser independente de ABA. GmNAC3 e GmNAC4 são induzidos também por estresse salino e por ácido jasmônico, mas não por baixas temperaturas. Consistentemente com o envolvimento em morte celular, os genes GmATAF, GmNAC1 e GmNAC6 são induzidos por indutores de morte celular e reprimidos por inibidores de senescência. Além disso, a expressão transiente de GmNAC1, GmNAC5 e GmNAC6 em folhas de tabaco resultou em morte celular e ativou a expressão do gene marcador de senescência CP1. A análise da expressão gênica em folhas de soja senescentes sugere que, enquanto GmNAC1 está associado à progressão da senescência, GmNAC5 e GmNAC6 induzem outras formas de morte celular, como as que ocorrem durante o desenvolvimento do embrião e na reposta hipersensível. Coletivamente, estes resultados indicam que os genes NACs caracterizados constituem fatores de transcrição envolvidos na resposta a estresses abióticos e participam em eventos de morte celular em soja.