Seleção e avaliação de genes de referência para estudos de expressão gênica em Eucalyptus

Abstract

Um dos principais avanços da era pós-genômica consiste na possibilidade da análise da expressão global de genes pela tecnologia de microarranjos de DNA, a qual permite a investigação simultânea do perfil de transcrição de milhares de genes. Com os microarranjos, tornou-se possível comparar os padrões de expressão entre indivíduos de diferentes espécies, de diferentes órgãos/tecidos dentro de uma mesma espécie ou diferentes tecidos submetidos a várias situações e tratamentos e, ainda, analisar os genes de proteínas potencialmente reguladoras da transcrição, os fatores de transcrição. Uma etapa fundamental após a análise dos resultados dos microarranjos consiste na validação experimental dos dados de expressão gênica. Esta validação é realizada pela utilização da técnica de qRT-PCR (“Real Time Quantitative RT-PCR”) um método que, atualmente, apresenta maior sensibilidade e especificidade na análise de transcritos. A qRT-PCR necessita, entretanto, de normalização para uma leitura adequada dos dados. Essa normalização tornou-se bastante específica já que depende da disponibilidade de genes que apresentem transcritos com expressão uniforme em todas as células do organismo ou entre as espécies que estão sendo analisadas, bem como durante várias fases do desenvolvimento e sob diferentes condições ambientais. São os chamados genes-referência ou housekeeping. Entretanto, alguns trabalhos vêm constatando que os genes-referência utilizados na era prégenômica não apresentam expressão estável entre tecidos e genótipos e, por este motivo, não são adequados como controles em qRT-PCR. O objetivo desse trabalho foi investigar a estabilidade de expressão de genes constitutivos freqüentemente utilizados como controles internos em estudos de expressão gênica e selecionar novos genes-referência para Eucalyptus por meio de experimentos de qRT-PCR para a sua utilização na validação de experimentos de microarranjos do Projeto Genolyptus. Como resultados das análises de qRT-PCR, foi possível observar que para xilemas de E. globulus e xilemas e folhas maduras de E. grandis, os genes EuC12, At2g28390, EuC10, Histona H2B, Gliceraldeído- 3-fosfato-desidrogenase (GAPDH), EuC06 e EuC09 foram os que demonstraram, respectivamente, menor variação em suas expressões, caracterizando-se como constitutivos para estes tecidos. De acordo com os resultados encontrados nas análises com cDNAs derivados de folhas e xilemas de E. grandis, somente EuC12 e At2g28390 demonstraram invariabilidade de expressões entre os tecidos. Dois tradicionais genes constitutivos, Histona H2B e GAPDH, apresentaram uma variação considerável nas suas expressões entre os tecidos. Os genes selecionados, servirão como controles internos em todas as qRTPCRs subseqüentes nas avaliações de dados gerados pelos microarranjos de DNA para todos os demais genes sob análise no Projeto Genolyptus, e demais linhas de investigação de Eucalyptus. Paralelamente realizou-se, ainda, a seleção e análise de treze genes com expressão diferencial significativa entre tecidos vasculares das espécies de E. grandis e E. globulus. Estes foram selecionados com base nos resultados de microarranjos do Genolyptus e terão seus padrões de expressão analisados por qRT-PCR.

One of the most important advances of post-genomic era is the possibility of global gene expression analysis by DNA microarray technology, which allow verifying transcription profile for thousand genes simultaneously. Microarray allows comparing expression patterns among individuals from distinct species, from distinct organs/tissues within of the same specie or distinct tissues submitted across a wide range of developmental and environmental conditions, beyond genes of proteins mighty involved in transcriptional regulation, the transcription factors. A basic stage of microarray analysis is the experimental validation from gene expression data. This validation is carried out by the use of qRT-PCR (“Real Time Quantitative RT-PCR”) technique witch is the method that currently presents greater sensitivity and specificity in transcript analysis. However, qRTPCR needs normalization for an accurate data interpretation. This data normalization is specific since it depends on the availability of a gene which displays highly uniform expression in all organism cells, between species under analysis, during various phases of development and under different environmental conditions. They are known as reference or housekeeping genes. However, some studies come evidencing that reference genes normally used in pre-genomic era doesn’t show steady expression between tissues and genotypes and, for this reason, are not suitable as controls in qRT-PCR. The objective of this work was to investigate the expression stability of housekeeping genes often used as internal controls in genetic expression studies and select novel genes for Eucalyptus by qRT-PCR for its use in the validation of Genolyptus Project microarray experiments. As results it was possible to identified histone, EuC06, EuC09, EuC10, EuC12, At2g28390 and GAPDH as the most stably expressed genes between E. globulus xylems and E. grandis xylems and mature leafs, as well pointing them out as control genes for these tissues. In accordance with the results found in the analysis with cDNAs derived from E. grandis leaves and xylems, only EuC12 and At2g28390 had demonstrated expression invariability between tissues. We found out that two traditional housekeeping genes, Histone and GAPDH, shown a considerable expression variation between those tissues. According to our analysis the selected genes will serve as internal controls in all subsequent qRT-PCRs, in microarray data evaluation to other genes under investigation in Genolyptus Project as well as another research lines in Eucalyptus. At the same time, we selected and analyzed thirteen genes with significant differential expression between E. grandis and E. globulus vascular tissues. These had been selected on the basis of the results of Genolyptus microarrays. Their expression patterns will be analyzed by qRTPCR.