Análise filogenética e funcional de dois genes de reparo homólogos a AP endonuclease em cana-de-açúcar: ScARP1 e ScARP3

The genome of all organisms constantly suffers the influence of mutagenic factors from endogenous and/or exogenous origin, which may result in damage for the genome. In order to keep the genome integrity there are different DNA repair pathway to detect and correct these lesions. In relation to the plants as being sessile organisms, they are exposed to this damage frequently. The Base Excision DNA Repair (BER) is responsible to detect and repair oxidative lesions. Previous work in sugarcane identified two sequences that were homologous to Arabidopsis thaliana: ScARP1 ScARP3. These two sequences were homologous to AP endonuclease from BER pathway. Then, the aim of this work was to characterize these two sequence using different approaches: phylogenetic analysis, in silico protein organelle localization and by Nicotiana tabacum transgenic plants with overexpression cassette. The in silico data obtained showed a duplication of this sequence in sugarcane and Poaceae probably by a WGD event. Furthermore, in silico analysis showed a new localization in nuclei for ScARP1 protein. The data obtained with transgenic plants showed a change in development and morphology. Transgenic plants had slow development when compared to plants not transformed. Then, these results allowed us to understand better the potential role of this sequence in sugarcane and in plants in general. More work is important to be done in order to confirm the protein localization and protein characterization for ScARP1 and ScARP3

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

O genoma de todos os organismos sofre constantemente a influência de fatores mutagênicos que podem ser de origem endógena e/ou exógena, estes podem resultar em danos ao material genético. Se esses danos não forem corrigidos pode levar ao aparecimento de mutações. As plantas por serem organismos sesseis estão continuamente expostas a estes fatores. Considerando isto, os organismos (animais e vegetais) possuem diferentes vias de reparo de DNA para manter a integridade do material genético. Dentro destas vias, há a via de Reparo por Excisão de Bases (BER) que é composta por diferentes enzimas, e dentro dessa via há a enzima AP endonuclease que é alvo deste estudo. Trabalhos anteriores em cana-de-açúcar identificaram duas sequências de cDNA homólogas a esta proteína que foram denominadas ScARP1 e ScARP3. Com isso, o objetivo deste trabalho foi caracterizar estas duas sequências por meio de análises filogenéticas utilizando sequências presentes dentro do reino Plantae, e de análises estruturais dos genes de AP endonuclease por análise in silico e por plantas transgênicas contendo cassetes de super-expressão. Além disso, foi realizado transformações e a obtenção plantas transgênicas de Nicotiana tabacum contendo cassetes de super-expressão em orientação anti-senso. Foi também analisado a relação filogenética de genes DNA ligase I presentes no organismo vegetal de estudo. Os resultados obtidos permitiram verificar que as sequências ScARP1 e ScARP3 correspondem a uma duplicação, provavelmente devido a um processo de duplicação do genoma como um todo (WGD) que deve ter ocorrido no grupo das gramíneas (Poaceae). Reforçando estes dados, foi verificado um possível direcionamento da proteína para organelas diferentes, sendo que a ScARP1 pode ser encontrada no núcleo e a ScARP3 em mitocondrias e/ou cloroplasto. Com relação as plantas transgênicas contendo o cassete em orientação anti-senso foi observado que estas apresentaram crescimento lento quando comparado com a planta selvagem (não transformada). Além disso, seu fenótipo abrange alterações morfológicas no crescimento foliar, baixa estatura e diminuição na produção de sementes. Entretanto, ainda se faz necessário a obtenção da linhagem homozigota para aprofundar essas observações. Desta forma, estes resultados permitem compreender um pouco melhor do possível papel da enzima AP endonuclease em cana-de-açúcar e em plantas