Characterization and quantitative expression analysis of a putative Metallothionein-like gene in Coffea arabica under zinc supply

Abstract

O zinco foi identificado como um nutriente essencial para as plantas nos anos 1970. Em plantas, ele é absorvido na forma Zn2+, e as suas funções estão relacionadas com as propriedades de um cátion bivalente, com uma forte tendência para formar complexos tetraédricos. O zinco age quer como componente metálico de enzimas ou como cofatores. Por exemplo a álcool desidrogenase, superóxido dismutase, anidrase carbónica e RNA polimerase são enzimas que contêm Zn. O zinco também exibe um papel na ativação de enzimas envolvidas no metabolismo de carboidratos, proteínas, triptofano e ácido indol-acético (AIA). Acredita-se que as metalotioneínas (MTs), proteínas conhecidas por participar no processo de homeostase de metais, são parcialmente responsáveis pela absorção de zinco em plantas. Metalotioneínas são proteínas de baixo peso molecular, ricas em resíduos de cisteína que podem se ligar a metais, formando compostos do tipo metal-tiolato. Em contraste com os numerosos relatórios sobre a estrutura gênica e padrões de expressão, as funções das MTs não foram precisamente determinadas. Dessa forma, este estudo objetivou caracterizar in silico os prováveis genes que codificam metalotioneínas e analisar a expressão de alguns destes genes em resposta ao fornecimento de zinco em café. As sequências selecionadas obtidas a partir das pesquisas realizadas no banco de dados CAFEST tiveram a sua filogenia avaliada por árvores filogenéticas e seus perfis de expressão in silico foram analisados por Northerns eletrônicos. O banco de dados CAFEST mostrou um elevado número de sequências relacionadas com metalotioneínas. As árvores filogenéticas demonstraram uma elevada similaridade entre as sequências encontradas no CAFEST e as sequencias de outras espécies, e os Northerns eletrônicos detectaram a sua expressão em diferentes tecidos, fases de desenvolvimento e condições de stress. As análises quantitativas de expressão dos genes que codificam MTs mostraram que estes genes são expressos diferencialmente em resposta às diferentes doses de zinco fornecidas.This dissertation is being submitted in a partial fulfillment of the requirements for the degree of Master in Agronomy/Plant Physiology of the Universidade Federal de Lavras