Genômica estrutural, comparativa e funcional de genes de helicases e SNF2 em Vigna unguiculata (L.) Walp após desidratação radicular

Abstract

As helicases são enzimas essenciais para o splicing, transporte, e degradação dos RNAs, e para o início da tradução destes, enquanto que as proteínas remodeladoras de cromatina Snf2 facilitam a interação de proteínas na expressão gênica, estando ambas associadas a respostas a estresses abióticos. A seca limita a produtividade do feijão-caupi, mesmo em variedades tolerantes. O objetivo do estudo foi identificar e caracterizar a estrutura e função de helicases e Snf2 em Vigna unguiculata (L.) Walp., e analisar sua expressão em ensaio RNA-Seq após desidratação radicular (de 25 e 150 minutos). Foram identificados 187 genes potenciais, incluindo 45 helicases de DNA (RuvB, MCM, RecQ, PIF1, UvrD e RecG), 103 RNA helicases (DEAD, DEAH/DExH-D) e 39 Snf2 (Snf2-like, Swr1-like, Rad54-like, Rad5/16-like, SSO1653- like e SMARCAL1-like), nos 11 cromossomos do genoma. A duplicação segmentar predominou para helicases e em tandem para Snf2. Genes ortólogos foram observados em Glycine max, Phaseulos vulgaris, V. radiata e V. angularis sugerindo que as leguminosas compartilham um ancestral comum. Na região promotora dos respectivos genes, foram previstos fatores de transcrição relacionados com respostas a estresses, incluindo ERF, Dof, Myb, TCP, ARF e bZip. A estrutura dos éxons-íntrons mostrou-se conservada nas famílias gênicas. Proteinas helicases/Snf2 apresentaram domínios e motivos conservados da Superfamília 2 de helicases, com variações nas regiões N e C terminais. Alguns transcritos RNA-Seq, como VuDEAD25.1, VuSNF2_22.1, VuSNF2_21.1 e VuSNF2_4.1, apresentaram resposta diferencial aos estímulos, sendo induzidos em 150 minutos. A rede interativa de MCM e RuvB sugeriu participação principalmente na biossíntese de clorofila, vias de sinalização e resposta ao estresse. Portanto, as helicases e SNF2 possuem funções similares com algumas especificidades, apresentam elevado nível de conservação de ortologia, o que pode ser o reflexo da atividade funcional dessas enzimas ser essencial em vários processos para adequado funcionamento celular em todos os organismos. A expressão dos genes em resposta a estresse de seca, sobretudo aqueles induzidos, sugere que as helicases e SNF2, atuam protegendo a maquinária fotossintética da planta auxiliando na tolerância da planta ao déficit hídrico. Portanto, os resultados indicam alvos helicases e SNF2 que podem ser explorados em programas de melhoramento do feijão, como transgenes ou marcadores moleculares.