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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
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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Resultados: eficiências dos filtrosSeqüências de M. incognita removidas só no segundo filtro.Muitos genes eliminados durante o segundo filtro.
Reflexo de redundância nas seqüências.
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Resultados: HGT em M. incognita
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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.
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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:
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Resultados: filogenia de “NodL-Like”
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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”.
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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?
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Sugestão para CP