Genômica estrutural e transcriptômica perante estresses (a)bióticos dos fatores de transcrição 'GRAS' em feijão-caupi

Abstract

O feijão-caupi (Vigna unguiculata) é uma leguminosa de significativa importância socioeconômica constituindo-se como uma das principais fontes de proteína vegetal consumida no mundo. No entanto, essa cultura é constantemente afetada por fatores abióticos e bióticos que limitam o seu desenvolvimento e produtividade. A família gênica ‘GRAS’ é uma classe de proteínas de fatores de transcrição (FTs) que atuam em diversas funções regulatórias durante o desenvolvimento das plantas, incluindo a resposta a estresses. Desse modo, objetivou-se no presente trabalho caracterizar em diferentes níveis informacionais os FTs ‘GRAS’ em feijão-caupi e analisar a expressão dos seus transcritos sob diferentes estresses (desidratação radicular e inoculação viral com CABMV e CPSMV). Inicialmente, através da mineração e análise de confirmação de domínio proteico, foram identificados 57 loci codificadores de proteínas ‘GRAS’ (designados VuGRAS) associados ao genoma de referência do feijão-caupi. A maioria dos genes identificados não apresentava íntrons em sua estrutura gênica e as proteínas possuíam tamanho, peso molecular e ponto isoelétrico variáveis. A maior parte das proteínas foi predita na região nuclear da célula, apresentando natureza levemente ácida e hidrofílica. O ancoramento in silico mostrou que a distribuição cromossômica dos genes ocorreu nos 11 cromossomos e as duplicações do tipo dispersa, tandem e proximal se revelaram como as principais responsáveis pela expansão dos genes ‘GRAS’ em feijão-caupi, com prevalência da seleção purificadora atuando sobre aqueles duplicados em tandem. Os VuGRAS foram classificados através da análise filogenética em 16 diferentes subfamílias funcionalmente especializadas e identificaram-se motivos altamente conservados na região C-terminal de todas as proteínas analisadas revelando uma alta similaridade entre as proteínas pertencentes a uma mesma subfamília. Na análise de ortologia e sintenia, em comparação com outras leguminosas, observou-se que o feijão-caupi apresentou uma maior densidade gênica com as espécies Glycine max e Phaseolus vulgaris, confirmando que elas compartilham um ancestral comum e uma conservação dessa família gênica. Na região promotora dos respectivos genes, os elementos cis-reguladores previstos estavam associados a fatores de transcrição relacionados com respostas a estresses. A anotação da ontologia gênica revelou uma pluralidade funcional e a análise da via KEGG evidenciou proteínas VuGRAS associadas a sinalização hormonal. Por outro lado, no perfil transcricional a análise da expressão gênica mostrou uma maior modulação dos VuGRAS sob estresse abiótico (desidratação da raiz) do que pela inoculação com CABMV ou CPSMV. Dessa forma, a caracterização estrutural dos membros VuGRAS em feijão-caupi aqui apresentada evidencia sua diversidade funcional e demonstra sua atuação na resposta adaptativa sob condições de estresse, o que pode contribuir para o melhoramento genético dessa cultura.