Evolução molecular de quitinases de Metarhizium anisopliae

Abstract

O fungo entomopatogênico Metarhizium anisopliae é um dos mais importan- tes e bem estudados agentes de controle biológico de artrópodes. Durante a infec- ção, o fungo penetra na cutícula do hospedeiro, que constitui a principal barreira física contra o patógeno. Para isso, enzimas hidrolíticas, como proteases, lipases e quitinases, são essenciais. Nosso objetivo é estudar a evolução molecular das pro- teínas com domínio GH18 de M. anisopliae compreendendo quitinases e ENGases. Foram identificadas no genoma de M. anisopliae E6, 24 proteínas com domínio GH18 sendo 21 quitinases e três ENGases. Adicionalmente, três possíveis pseu- dogenes foram identificados. As proteínas com domínio GH18 foram agrupadas em cinco subgrupos (de A até E) com base em sua similaridade de sequência, compo- sição de domínios e possível função. Foi construído um banco de dados local in- cluindo todas as proteínas identificadas contendo sequências de domínios GH18 que serviu como base para a obtenção de árvores filogenéticas que descrevessem a história evolutiva das proteínas com domínio GH18 de M. anisopliae E6. As rela- ções evolutivas expressas nas árvores para espécies de Metarhizium, bem como demais fungos, de forma geral, foram consistentes com as descritas na literatura, além de terem refletido as relações de identidade previamente observadas. Pude- mos identificar o padrão de evolução esperado (Esp→Trans→Gen) de forma inte- gral ou parcial para a maioria dos clados formados. Nossos dados corroboraram a criação e separação dos subgrupos D e E, e correspondem a mais completa análise filogenética descrita até o momento para essas proteínas, revelando a história evo- lutiva das quitinases de M. anisopliae E6 e fungos relacionados.

The entomopathogenic fungus Metarhizium anisopliae is one of the most im- portant and studied agents of biological control of arthropods plagues. In the infec- tion of the host, the fungus overpasses the cuticle, which constitutes the main phys- ical barrier against the pathogen. Hydrolytic enzymes such as proteases, lipases and chitinases are essential to the fungus succeed in this step. The aim of this work was the study of the molecular evolution of the GH18 proteins encompassing chi- tinases and ENGases. In the M. anisopliae E6 genome, a previous study identified 24 proteins with GH18 domain, 21 of chitinases and three ENGases. Moreover, three putative pseudogenes were identified. These GH18 protein sequences were divided into five subgroups (from A to E) based on sequence similarities domain composition and putative function. Afterwards, a local databank including all identi- fied GH18 proteins was built as a support for the construction of phylogenetic trees that describe the evolutionary history of GH18. The evolutionary relations that can be seen in the phylogenetic trees were generally consistent with those described in the literature. We were able to identify the expected evolution pattern (Esp → Trans → Gen) integrally or partially for most clades. Our data corroborated the establish- ment of subgroups D and E, and these analyses represent the first detailed evalua- tion of the evolutionary history of chitinases from M. anisopliae and related fungi.