Caracterização genética e análise evolutiva In silico de aquaporinas em feijão-caupi (Vigna unguiculata (L.) Walp.)

Abstract

O feijão-caupi é uma das mais antigas leguminosas cultivadas, com destacada importância em áreas tropicais e subtropicais. No Brasil, é uma das principais fontes de nutrientes para a dieta humana e animal, representando 80% da produção de grãos nas regiões norte e nordeste. Entretanto, fatores como seca e salinidade (as duas principais adversidades ambientais em regiões semiáridas) têm prejudicado tanto a quantidade quanto a qualidade da produção do feijão-caupi. Neste sentido, o estudo de proteínas que agem como facilitadoras da passagem de água entre as membranas biológicas e na prevenção da passagem de íons e outros solutos na célula é fundamental para o entendimento de como algumas plantas respondem a tais adversidades. Entre estas proteínas as aquaporinas merecem atenção, tratandose de uma família de pequenas proteínas transmembranas (24-30 kDa), dividida em quatro subfamílias, incluindo as Proteínas de Membrana Plasmática (PIP), Proteínas de Membrana de Tonoplasto (TIP), Proteínas de Membrana de Nódulos (NIP) e Pequenas Proteínas Básicas Intrínsecas de Membrana (SIP). Apesar da grande quantidade de dados sobre aquaporinas nos vegetais, nada se sabe sobre estes transportadores em algumas culturas de importância econômica, como o feijãocaupi. Utilizando dados de EST (Expressed Sequence Tags), 37 transcritos candidatos a aquaporinas foram identificados em feijão-caupi por meio de buscas com ferramentas de bioinformática, onde 27 apresentavam o domínio íntegro e 10 encontravam-se incompletas. Análises fenéticas das sequências de aminoácidos dividiram esta família nas quatro subfamílias já conhecidas para outras espécies vegetais, sendo 11 PIPs (cinco PIP1 e seis PIP2), 10 TIPs (quatro TIP3 e seis TIP), quatro NIPs e duas SIPs. Os alinhamentos múltiplos gerados a partir das sequências com domínio MIP completo, indicaram que as regiões ar/R das aquaporinas do feijão-caupi, em sua maioria, são similares às presentes em Arabidopsis, milho e arroz, apontando para afinidades com o mesmo tipo de soluto transportado. A expressão dos transcritos foi observada em todos os tecidos vegetais, estando associadas ao transporte de diferentes tipos de solutos nos compartimentos celulares. As aquaporinas identificadas neste estudo representam um importante recurso genético, fornecendo alvos em potencial para modificar as propriedades do uso de água em feijão-caupi ou em outras leguminosas relacionadas.