The death is red: analysis of the predicted secretome of Aspergillus welwitschiae, with emphasis in pathogenicity and carbohydrate metabolism
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Siomar de Castro Soares
Sandeep Tiwari
Carlos Priminho Pirovani
Sandeep Tiwari
Carlos Priminho Pirovani
Resumo
In 2018, Aspergillus welwitschiae was described as the causing agent of the
bole rot disease of sisal (Agave sisalana), rather than Aspergillus niger as previously
thought, of which A. welwitschiae is a cryptic species. Since then, we have sought to
understand the mechanisms of pathogenicity of this fungus by sequencing the genome
of two isolates from A. sisalana infected stem tissues and subsequent analysis of the
gene content of these fungi. The genomes sequenced in Illumina HiSeq 2500 were
assembled and annotated, possessing approximately 34.8 Mbp containing 12,549
protein-coding genes and 32.2 Mbp containing 11,809 protein-coding genes for
CCMB663 and CCMB674, respectively. The resulting files were used for the analysis
of secretomes, in which different software were applied as filters to select the secreted
proteins for the extracellular medium, and these proteins were associated with terms
of Gene Ontology (GO). Our results show that there are a number of terms that
describe functions associated with the degradation of proteins, lipids, and especially
carbohydrates and that the relative abundance of these terms is similar between
different isolates. From this set of proteins predicted as secreted, possible effector
proteins were identified, that is, proteins that facilitate the invasion and colonization of
the infected plant. Our results show that most of the proteins identified have no
similarity with known effectors, and in those where it was possible to identify conserved
domains, there are essential and very important genes for virulence in plants, which
can act both to silence the immune response and to stimulate it, which can cause cell
death in plant tissues. Secretory and cytosolic plant cell wall degrading enzymes were
also analyzed. There is a great diversity of genes encoding cell wall degrading
enzymes, some specialized in the degradation of sugars present in large quantities in
the tissues of the sisal stem, as well as degradation proteins that also act as effectors.
With our results, we have improved the understanding of the Aspergillus welwitschiae
x Agave sisalana pathosystem, and also identified new effectors of interest in the
fungus-plant interaction.
Abstract
Em 2018, Aspergillus welwitschiae foi descrito como causador da podridão vermelha do sisal (Agave sisalana), ao invés de Aspergillus niger, do qual era uma espécie críptica. Desde então, buscamos entender mecanismos de patogenicidade deste fungo através do sequenciamento do genoma de dois isolados provenientes de tecidos do caule infectado de A. sisalana e posterior análise do conteúdo gênico destes fungos. Os genomas sequenciados em Illumina HiSeq 2500 foram montados e anotados, possuindo aproximadamente 34,8 Mbp contendo 12.549 genes codificadores de proteínas e 32,2 Mbp contendo 11.809 genes codificadores de proteínas para CCMB663 e CCMB674, respectivamente. Os arquivos resultantes foram utilizados para a predição do secretoma, nos quais diferentes programas foram aplicados como filtros para predição das proteínas secretadas para o meio extracelular, e essas proteínas foram associadas à termos de ontologia gênica (GO). Nossos resultados mostram que há uma grande quantidade de termos GO que descrevem funções associadas à degradação de proteínas, lipídios, e principalmente, carboidratos, e que a abundância relativa destes termos é similar entre os diferentes isolados. A partir deste conjunto de proteínas preditas como secretadas, foram identificadas ainda possíveis proteínas efetoras, ou seja, proteínas que facilitam a invasão e colonização da planta infectada. Os resultados mostram que a maior parte das proteínas identificadas não tem similaridade com efetores conhecidos e, naqueles onde foi possível indentificar domínios conservados, há genes essenciais e de grande impotância para a virulência em plantas, os quais atuam tanto silenciando a resposta imune quanto a estimulando, podendo causar morte celular nos tecidos da planta. Foram analisadas ainda proteínas degradadoras de parede celular vegetal, secretadas e citosólicas. Há uma grande riqueza e quantidade de genes codificantes de proteínas degradadoras de parede celular, algumas especializadas na degradação de açúcares presentes em grandes quantidades nos tecidos do caule de sisal, além de proteínas de degradação que também agem como efetores. Com nossos resultados, ampliamos a compreensão do patossistema Aspergillus welwitschiae x Agave sisalana como também identificamos novos efetores de interesse na interação fungo-planta.
Assunto
Bioinformática, Fungos, Aspergillus - patogenicidade, Interações Hospedeiro-Patógeno
Palavras-chave
Fungo, Podridão Vermelha, Interação Planta-Patógeno.