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Tipo: TCC
Título: Análises in silico de genes de vigna unguiculata (l.) walp envolvidos na interação compatível com o Cowpea Severe Mosaic Virus (CPSMV)
Autor(es): Amorim, Deborah Douglas Damasceno
Orientador: Alves, Murilo Siqueira
Palavras-chave: Genômica estrutural;Alinhamento múltiplo de sequências;Reconstrução filogenética;Interação planta-patógeno
Data do documento: Dez-2018
Citação: AMORIM, Deborah Douglas Damasceno. Análises in silico de genes de vigna unguiculata (l.) walp envolvidos na interação compatível com o Cowpea Severe Mosaic Virus (CPSMV). 2018. 68 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Biotecnologia) – Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2018.
Resumo: O feijão-caupi (Vigna unguiculata [L.] Walp.) é uma das espécies de leguminosas mais cultivadas no território brasileiro. Diversos fatores afetam a produtividade do feijão-caupi, sendo pragas e patógenos responsáveis por grandes perdas de produtividade dessa cultura. O Vírus do Mosaico Severo do Caupi (CPSMV, do inglês Cowpea Severe Mosaic Virus) se apresenta como o patógeno mais devastador da cultura do feijão-caupi no Brasil. Estudos recentes da interação compatível entre V. unguiculata e CPSMV identificaram diversas proteínas que são diferencialmente acumuladas em diferentes estágios da infecção pelo vírus. Uma melhor compreensão do papel dos genes que codificam para essas proteínas durante essa interação torna-se fundamental para o desenvolvimento de programas de melhoramento genético. Neste sentido, análises genômicas in silico auxiliam significativamente na obtenção de informações relevantes sobre a estrutura e função de genes de interesse. O genoma rascunho de V. unguiculata disponível em bancos de dados públicos apresenta qualidade insuficiente para estudos mais robustos. Assim sendo, este trabalho apresenta como objetivo principal a obtenção da estrutura das regiões codificadoras de genes diferencialmente expressos durante a interação compatível entre V. unguiculata e CPSMV, bem como realizar a reconstrução filogenética das sequências de aminoácidos correspondentes, a partir de sequências ortólogas de espécies filogeneticamente próximas a V. unguiculata. Para tal fim, quatro genes que codificam proteínas diferencialmente expressas durante a supracitada interação compatível foram selecionados. As sequências de aminoácidos de proteínas ortólogas obtidas do banco de dados UniProt foram usadas como referência para a obtenção dos genes correspondentes nas espécies Vigna angularis e Phaseolus vulgaris, utilizando-se os bancos de dados especializados de plantas Viggs e Phytozome, respectivamente. Arquivos de sequências de reads (SRA) de V. unguiculata foram obtidos a partir do banco de dados de SRA do NCBI e utilizados para realizar o mapeamento de reads nas sequências nucleotídicas codificadoras das espécies de referência. A partir destes mapeamentos, sequências consenso correspondentes às regiões codificadoras dos genes de V. unguiculata foram obtidas. Tais sequências consenso foram utilizadas para a dedução das sequências de aminoácidos correspondentes. As sequências de aminoácidos deduzidas a partir das sequências consenso foram utilizadas em alinhamentos múltiplos com sequências ortólogas, bem como para a predição de domínios proteicos conservados. Os alinhamentos múltiplos foram utilizados para a reconstrução das relações evolutivas das sequências ortólogas utilizando inferência bayesiana. As análises realizadas mostraram um alto grau de divergência evolutiva entre as proteínas analisadas, exceto pelas regiões correspondentes aos domínios proteicos conservados. Espera-se que este trabalho seja o passo inicial para o estudo estrutural e funcional desses 4 genes diferencialmente expressos neste importante patossistema, visando a aplicação futura em programas de melhoramento genético.
Abstract: The cowpea (Vigna unguiculata [L.] Walp.) is one of the most cultivated legume species along the Brazilian territory. Several factors affect the productivity of cowpea, among which pests and pathogens are responsible for large losses of productivity of this crop. Cowpea Severe Mosaic Virus (CPSMV) is the most devastating pathogen of cowpea crops in Brazil. Recent studies on the compatible interaction between V. unguiculata and CPSMV have identified a variety of differentially accumulated proteins in different stages of infection by the virus. A better understanding of the role of the genes coding for these proteins during this interaction is critical for the development of genetic improvement in breeding programs. In this sense, in silico genomic analyses significantly aid the acquisition of relevant structural and functional information regarding genes of interest. The draft genome available for V. unguculata on public databases presents insufficient quality for more solid studies. Thus, this work aims to obtain the structure of the coding regions of differentially expressed genes during the compatible interaction between V. unguiculata and CPSMV, as well as to perform a phylogenetic reconstruction of corresponding amino acid sequences from the orthologous sequences of species phylogenetically closely related to V. unguiculata. For this purpose, four differentially expressed genes during the aforementioned compatible interaction have been selected. Amino acid sequences of orthologous proteins obtained from UniProt databank have been used as reference for obtaining their corresponding genes in Vigna angularis and Phaseolus vulgaris, using the specialized plant databases: Viggs and Phytozome, respectively. V. unguiculata sequence reads archives (SRA) files have been obtained from NCBI SRA database and used to perform mapping the reads onto the coding nucleotide sequences of the reference species. Consensus sequences corresponding to the coding regions of V. unguiculata genes have been obtained as output from those mappings. These consensus sequences have been used for predicting the corresponding amino acid sequences. These amino acid sequences have been used in multiple alignments with orthologous sequences, as well as for the prediction of conserved protein domains. The multiple alignments have been used to reconstruct the evolutionary relationships among the orthologous sequences by Bayesian inference. The analyses have exhibited a high degree of evolutionary divergence among the analyzed proteins, except for the regions corresponding to the conserved protein domains. This work is expected to be the initial step toward the structural and functional study of these four differentially expressed genes in this important pathosystem, aiming for its future application on breeding programs.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/65070
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