Please use this identifier to cite or link to this item: http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/321903
Type: DISSERTAÇÃO DIGITAL
Degree Level: Mestrado
Title: Caracterização dos mecanismos de resistência a estrobilurinas no fungo Moniliophthora perniciosa, agente causador da vassoura de bruxa do cacaueiro
Title Alternative: Molecular characterization of strobilurin resistance mechanisms in Moniliophthora perniciosa, the causal agent of the devastating witche's broom disease of cacao
Author: Prado, Paula Favoretti Vital do, 1991-
Advisor: Pereira, Gonçalo Amarante Guimarães, 1964-
Abstract: Resumo: O cacaueiro (Theobroma cacao), árvore que fornece a matéria prima para a produção de chocolate, é uma das culturas perenes mais importantes no mundo. No entanto, o cultivo do cacau é seriamente afetado por diversas doenças fúngicas. A doença vassoura de bruxa é um dos maiores problemas fitopatológicos que afligem as plantações de cacau nas Américas, e é associada com graves consequências sócioeconômicas nos países afetados. No Brasil, os danos causados pela vassoura de bruxa estimularam diversas tentativas de controle deste fitopatógeno, as quais incluíram a aplicação de estrobilurinas. As estrobilurinas constituem uma das classes de fungicidas mais utilizadas na agricultura mundial. Estas moléculas inibem a respiração mitocondrial e levam ao comprometimento da síntese de ATP e à geração de estresse oxidativo. Esta estratégia, no entanto, não se mostrou eficaz contra o patógeno, que se apresentou resistente. Até agora, os mecanismos moleculares relacionados à resistência de M. perniciosa a estrobilurinas foram pouco explorados. Neste contexto, o presente trabalho utilizou a técnica de RNA-seq para identificar genes diferencialmente expressos que potencialmente desempenham papel importante na resistência in vitro a essas drogas. Em resposta ao tratamento com Azoxistrobina (uma estrobilurina) o transcriptoma de M. perniciosa revelou o remodelamento do metabolismo energético, que possivelmente compensa a depleção de ATP e permite a sobrevivência do micélio. Isto inclui a indução de genes codificantes de enzimas da via de gliconeogênese, do ciclo do glioxilato, do catabolismo de lipídios e da degradação de aminoácidos. Em contrapartida, enzimas relacionadas ao ciclo celular (mitose), ao metabolismo de esteróis e à atividade dos ribossomos encontram-se reprimidas, o que indica que a taxa de crescimento do micélio está potencialmente comprometida. Além disso, o fungo expressa uma grande variedade de genes que mitigam os efeitos tóxicos da inibição da cadeia respiratória mitocondrial, o que compreende proteínas relacionadas à proteção contra estresse oxidativo (glutationa-S-transferases e peroxidases), à resistência ao estresse (por exemplo, heat shock proteins) e à detoxificação (por exemplo, citocromos P450). A análise de RNA-seq também revelou a indução de membros de diferentes famílias de transportadores, incluindo transportadores ABC e MFS (major facilitator superfamily), classicamente relacionados à resistência a múltiplas drogas. Além disso, um conjunto de genes codificadores de proteínas "no hit", as quais possuem nível de similaridade extremamente baixo com qualquer outra proteína conhecida fora do gênero Moniliophthora, encontra-se induzido. Paralelamente, foi iniciada a caracterização de um mutante natural de M. perniciosa com fenótipo de resistência aumentada a estrobilurinas, recentemente identificado em nosso laboratório. Uma vez que as estrobilurinas constituem uma das classes de fungicidas mais utilizadas na agricultura mundial, a elucidação das bases de resistência a este composto é um passo fundamental para delinear estratégias de utilização mais eficientes. Em longo prazo, objetiva-se determinar um conjunto de potenciais novos alvos moleculares para a inibição, fornecendo possibilidades para o desenvolvimento de moléculas anti-fúngicas efetivas para o controle da vassoura de bruxa, as quais têm ainda o potencial de serem extrapoladas para o controle de outras doenças fúngicas que sejam baseadas em sistemas análogos de resistência a fungicidas

Abstract: Theobroma cacao, the plant that provides the raw material for chocolate production, is one of the most important perennial crops in the world. However, the chocolate tree is seriously affected by severe fungal diseases. The witches' broom disease (WBD) is well regarded as one of the major phytopathological problems that afflict cacao crops in Americas, with devastating consequences to the agro-economy of the affected countries. In Brazil, the damages caused by WBD have stimulated initiatives to control this phytopathogen, which included the application of strobilurin fungicides. Strobilurins are one of the most used classes of fungicides in the global agriculture, these molecules inhibit mitochondrial respiration, compromising ATP generation and leading to oxidative stress. This strategy, however, was not effective against this pathogen. Until now, the molecular mechanisms underpinning the M. perniciosa tolerance to the strobilurins have been little explored. In this context, the present work used the RNA-seq technique to identify differentially expressed genes that might play a role in drug resistance in vitro. In response to Azoxystrobin (a commercial strobilurin) treatment, M. perniciosa transcriptome reveals the induction of many enzymes of the gluconeogenesis pathway, glyoxylate cycle, fatty acid catabolism and amino acid degradation, suggesting an intense metabolism remodeling that probably compensates ATP depletion and allows M. perniciosa survival. On the other hand, enzymes related to cell cycle (mitosis), ribossome biogenesis and sterol metabolism are repressed, which is in agreement with the compromised mycelial growth rate. In addition, the fungus expresses a wide range of genes that mitigates the toxic effects of the inhibition of the main mitochondrial respiratory chain, comprising genes related to oxidative stress protection (e.g. glutathione s-transferases and fungal peroxidases), stress resistance (e.g. heat shock proteins) and detoxification (e.g. cythocromes P450). This RNA-seq analysis also revealed members from different families of transporters, including ABC transporters and MFS (major facilitator superfamily) transporters, classically related to multidrug resistance events. Also, a set of "No Hit" proteins, which have extremely low similarity to any other known protein outside the Moniliophthora genus, were highly upregulated by the fungicide. In parallel experiments, a natural mutant of M. perniciosa with increased strobilurin tolerance phenotype was recently identified in our laboratory. This mutant represents an important tool for elucidating additional mechanisms that leads to resistance and its initial characterization was conducted, revealing extensive transcriptomic changes. This work provides the first steps towards the understanding of the molecular basis of strobilurin resistance in this pathogen, which is a fundamental approach to achieve a higher efficiency in the use of this important class of drugs. At long term, we aim to determine a set of potential molecular targets for inhibition, providing valuable information for the development of effective anti-fungal molecules with the potential to be used as a strategy to control witches' broom disease and possibly other destructive fungal diseases around the world
Subject: Moniliophthora perniciosa
Vassoura-de-bruxa (Fitopatologia)
Fungicidas
Transcriptoma
Editor: [s.n.]
Citation: PRADO, Paula Favoretti Vital do. Caracterização dos mecanismos de resistência a estrobilurinas no fungo Moniliophthora perniciosa, agente causador da vassoura de bruxa do cacaueiro. 2016. 1 recurso online ( 132 p.). Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia, Campinas, SP. Disponível em: <http://www.repositorio.unicamp.br/handle/REPOSIP/321903>. Acesso em: 30 ago. 2018.
Date Issue: 2016
Appears in Collections:IB - Tese e Dissertação

Files in This Item:
File SizeFormat 
Prado_PaulaFavorettiVitaldo_M.pdf6.09 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.