Identificação de motivos conservados e prospecção de marcadores EST-SSR em genes responsáveis pela homeostase de metais pesados em plantas

Abstract

Os metais pesados podem ser considerados tóxicos quando em concentrações elevadas dentro da célula. Com o decorrer da evolução as plantas desenvolveram mecanismos adaptativos para lidar com o excesso de metais pesados, alguns mecanismos de defesa podem ser chamados de motivos conservados, que tem a função de manter a homeostase correta desses metais na célula. Uma ferramenta que torna possível o estudo de motivos conservados, são os marcadores moleculares, estes se baseiam na variação natural da sequência de bases do DNA, e não são influenciados por diferentes condições ambientais nem fisiológicas do organismo, sendo utilizados em análises genéticas. O presente trabalho tem como objetivo prospectar marcadores moleculares através da identificação de motivos conservados em genes relacionados com o metabolismo de metais pesados em plantas, utilizando estes marcadores em testes in vivo. Os experimentos foram desenvolvidos no laboratório do Núcleo de Estudos da Vegetação Antártica, da Universidade Federal do Pampa, São Gabriel- RS, Brasil. As sequências utilizadas neste estudo foram selecionadas usando o número de acesso GenBank fornecido por Victoria et al. (2012), de diferentes espécies de plantas, sendo elas Oryza sativa L., Physcomitrella patens (Hedw.) Bruch & Schimp. e Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. Para a busca dos motivos conservados foi utilizado o programa online, Multiple Em For Motif Elicitation (MEME). É possível através de uma ferramenta do MEME, encontrar a função de cada motivo conservado, essa ferramenta é nomeada Motif Comparison Tool (TOMTOM). Foram analisadas setenta e seis sequências, separadamente por sua família gênica (FRO, IRT, NAS, RAMP, YSL e ZIP). Primeiramente as sequências foram submetidas às análises no MEME, identificando três motivos para cada família gênica, e foi utilizada a função TOMTOM, para analisar se os motivos encontrados estão reconhecidamente relacionados a genes responsáveis por homeostase de metais pesados em plantas, todos foram identificados como ligantes de metais do tipo Zinc-coordinating. A partir destes resultados foram prospectados treze pares de primers no programa SSRLOCATOR e estes marcadores foram testados in vivo.

Heavy metals can be considered as toxic in high concentrations within the cell. With the elapse of evolution plants have developed adaptive mechanisms for dealing with heavy excess metals, some defense mechanisms may be called conserved motifs, which has the function of maintaining homeostasis correct of those metals in the cell. A tool that makes possible the study of conserved motifs, are the molecular markers, these if are based in the natural variation of DNA base sequence, and are not influenced by different conditions environmental nor physiological of organism, being used in genetic analysis. This paper aims to prospect molecular markers through identifying conserved motifs in genes related to the heavy metal metabolism in plants, using these markers in vivo tests. The experiments were conducted in the laboratory of the nucleus of vegetation studies Antarctic, of the Federal University of Pampa, San Gabriel-RS, Brazil. The sequences used in this study were selected used the GenBank accession number provided by Victoria et al. (2012), of different plant species, they being Oryza sativa L., Physcomitrella patens (Hedw.) Bruch & Schimp. the Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. For search of conserved motifs we used the online program, Multiple Em For Motif Elicitation (MEME).It is possible through a MEME tool, find the function of each conserved motif, that tool is named Motif Comparison Tool (TOMTOM). Were analyzed seventy-six sequences, separately by its genic family (FRO, IRT, NAS, RAMP, YSL and ZIP). Firstly the sequences were submitted to analysis in MEME, identifying three motives for each genic family, and was used the function TOMTOM, to analyze whether the motifs found are admittedly related responsible genes for homeostasis of heavy metals in plants, all were identified as metal ligands Zinc-coordinating. From these results were prospected thirteen pairs of primers in SSRLOCATOR program and these markers were tested in vivo.