Horizontally transferred genes in plant-parasitic nematodes: a high-throughput genomic

approach

Elizabeth H Scholl, Jeffrey L Thorne, James P McCarter and David Mck Bird

Genome Biology 2003, 4:R39

IntroduçãoNematodos são os mais abundantes metazoários (80% dos

animais?).Muitos são parasitas de plantas e animais.

100 bilhões de dólares em prejuízos agrícolas anuais.Estudos isolados sugerem origem bacteriana para genes

relacionados ao parasitismo (degradação de celulose e pectina) em formadores de cisto.

Possível transferência gênica horizontal (HGT) também em nematóides galhadores de raízes (função indeterminada).

ObjetivosDeterminar se genes em nematóides galhadores de raízes,

especialmente entre aqueles relacionados ao parasitismo, foram adquiridos por HGT a partir de bactérias.

Meloidogyne spp: nematóides galhadores, comprometem a função da raiz e o crescimento da planta.

Filogenia dos nematódeos fito-parasitas(a) transferência horizontal

na origem dos nematódeos fito-parasitas.

(b) transferência horizontal na origem dos nematódeos galhadores.

(c) transferência horizontal recente, na origem da espécie.

Materiais e métodos3 TBLASTX

Contra C. elegans.Contra Drosophila spp.Contra base de bactérias.

3 e-values armazenados para cada seqüência.Primeiro filtro elimina seqüências cujo “best-match” é com

Drosophila spp. ou C. elegans.Segundo filtro elimina seqüências com “match” significante (e-

value < e-10) contra qualquer metazoário, exceto outros nematódeos fito-parasitas.

Restantes são candidatas finais a HGT.Filogenia.Conteúdo C+G e “codom usage”.Confirmação experimental.

Resultados: eficiência dos filtrosW: ESTs clusterizados.N: ESTs não clusterizados.Mi: M. incognita.Mj: M. javanica.Mh: M. hapla.Final candidates: candidatos a HGT após as duas seleções e a remoção da

redundância.O maior número de candidatos foi encontrado a partir dos dados clusterizados.O tamanho da base de dados influencia no núero de candidatos encontrados.

Resultados: eficiências dos filtrosSeqüências de M. incognita removidas só no segundo filtro.Muitos genes eliminados durante o segundo filtro.

Reflexo de redundância nas seqüências.

Resultados: HGT em M. incognita

Resultados: HGT em M. incognitaNodL é uma acetil-transferase que produz Nod, fator envolvido

na sinalização bactéria-planta que induz a nodulação por Rhizobium spp.

Falta de NodABC ou NodD impede a nodulação.R radiobacter, uma espécies parasita, não tem estes genes

mas tem NodL, NodX e NodN.Glutamina sintetase existe em duas formas:

GSI em procariotos, envolvida em assimilação de NH4 eGSII em eucariotos, envolvida em síntese de purinas.A versão encontrada em M. incognita é homóloga a GSI.

Resultados: C+G e CAIM. incognita (WMi) C+G = 34.3%.Rhizobium spp C+G = 57% - 65%.MI-NodL C+G = 36%.Rhizobium spp NodL C+G = 57% - 68%.

Significativamente diferentes.MI-NodL CAI = 0,621.Rhizobium leguminosarium NodL CAI = 0,703.

Significativamente diferentes.C+G e codom usage são indicadores ruins de HGT.Conclusão 1: NodL é um gene de nematódeo!Conclusão 2:

Resultados: filogenia de “NodL-Like”

Resultados: “mapa” de HGTMapa esquemático do cromossomo linear de Mesorhizobium loti,

mostrando 4 homólogos putativos presentes no nematódeo M. incognita.

Ocupam menos de 4% do genoma.A “ilha de simbiose” compreende 9% do genoma de M. loti e é

frequentemente encontrada transferida horizontalmente.Falta análise de sintenia em M. incognita para verificar se a herança foi

“em bloco”.

ConclusõesMétodo reforçou genes já sugeridos com originários por HGT e

descobriu outros.Genes candidatos a HGT tem relação com parasitismo.Rhizobium spp é o principal grupo doador.

Mesmo nichos que os nematódeos (solo e raízes).Ambos tem relações desenvolvimentais com as plantas.

Desenvolvimento do parasitismo pelo nematódeo teria sido facilitado pela HGT com bactérias?

Sugestão para CP