Identificação da integração do vírus do mosaico do pepino no genoma da soja e seu reconhecimento pelo sistema de produção de pequenos RNAs

Abstract

A soja (Glycine max) é uma das culturas mais importantes do mundo, os seus grãos servem tanto para a alimentação quanto para a extração de óleo para a fabricação do biodiesel. O vírus do mosaico do pepino (CMV, do inglês, “Cucumber mosaic virus”) é um vírus de RNA, patogênico a diversas plantas. O RNA de interferência é um sistema de silenciamento de RNA presente na maioria dos eucariotos no qual precursores de RNA de dupla fita (dsRNA) são processados em pequenos RNAs (sRNAs) de 21-24 nucleotídeos (nt), que podem regular a atividade de genes, elementos genéticos e vírus de uma maneira sequência específica. A integração de vírus de DNA e de retrovírus no genoma do hospedeiro já é bem conhecida tanto para sistemas eucarióticos quanto para procarióticos. Mais recentemente, foi observada a integração de vírus de RNA não retrovirais (NIRVs) em mamíferos. O presente trabalho é o primeiro a demonstrar tal evento no genoma de plantas. A partir das sequências dos sRNAs de 19-24 nt de 15 bibliotecas de sRNAs sequenciados de amostras de tecidos de soja, foram montadas sequências contíguas (“contigs”) pelo programa SOAP, algumas das quais apresentaram homologia de sequência ao RNA 1 do CMV. Por montagem de novo desses contigs foi obtida uma sequência de 3.092 nt do RNA 1 do CMV, presente em todas as bibliotecas pesquisadas de pelo menos cinco cultivares diferentes de soja. A presença dessa sequência foi confirmada em outras sete cultivares, exceto em "Willians". Foi observada uma maior presença de sRNAs derivados do CMV senso do que anti-senso nas 15 bibliotecas sequenciadas. Os sRNAs de 22-nt foram os mais abundantes. Para o vírus da mancha da vagem do feijoeiro (BPMV, do inglês “Bean pod mottle virus”) presente em uma das bibliotecas, os sRNAs de 21-nt e 22-nt representaram em torno de 80% do total de sRNAs. Foram encontrados sRNAs que variaram sob estresse biótico (Phakospora pachyrhizi) e abiótico (seca) e entre diferentes cultivares. A expressão do RNA 1 aumentou nas plantas sob estresse. Provavelmente o evento de integração ocorreu via recombinação à um retrotransposon.

The Soybean (Glycine max) is one of the world's most important crops, its seeds are used both as food and for the extraction of oil to manufacture biodiesel. The Cucumber mosaic virus (CMV) is a pathogenic RNA virus of plants. The RNA interference is a system of RNA silencing present in most eukaryotes in which precursors of double-stranded RNA (dsRNA) are processed into small RNAs (sRNAs) of 21-24 nucleotides (nt), which can regulate the activity of genes, genetic elements and virus in a sequence-specific manner. The integration of DNA virus and retrovirus into the host genome is well known both for prokaryotic and eukaryotic systems. The integration of non-retroviral RNA virus (NIRVs) in mammals was previously observed, but the present work is the first to demonstrate such an event in a plant genome. The sequences of the sRNAs ranging from 19 to 24 nt, in 15 libraries of sRNAs sequenced from samples of soybean tissues, were assembled in contigs by the program SOAP, with some preentering sequence homology to the RNA 1 of CMV. By de novo assembling of these contigs it was obtained a sequence of 3,092 nt of the CMV RNA 1, present in all libraries surveyed in at least five different varieties of soybeans. The presence of this sequence was confirmed by PCR in seven other cultivars, but in "Williams". We observed a greater presence of sRNAs derived from CMV of sense orientation than antisense in the 15 libraries sequenced. The 22-nt sRNAs were the most abundant. For the Bean pod mottle virus (BPMV), present in one of the libraries, the 21 and 22 nt sRNAs were represented by around 80% of all sRNAs. The sRNAs were found varying under biotic stress (Phakospora pachyrhizi) and abiotic (drought) and among different cultivars. RNA 1 expression increased in plants under stress. Probably the integration event occurred via recombination of a retrotransposon.