The tomato RLK superfamily: phylogeny and functional predictions about the role of the LRRII- RLK subfamily in antiviral defense

Abstract

Receptores cinases (RLKs) compõem uma grande famíla de proteínas transmembrânicas que possuem funções importantes na propagação e percepção de sinais celulares nas plantas. Em Arabidopsis thaliana, a superfamília de RLK é composta de mais de 600 membros e vários destes, principalmente aqueles que possuem repetições ricas em leucina (LRR), são considerados excelentes alvos para manipulação molecular em cultivares superiores no intuito de aumentar a produtividade e a resistência contra estresses bióticos e abióticos. A subfamília LRRII é particularmente relevante neste aspecto uma vez que seus membros apresentam funções duplas tanto no desenvolvimento quanto na resposta de defesa da planta. Apesar da relevância desta superfamília e da recente finalização do sequenciamento do genoma de tomateiro, a superfamília de RLK de tomate ainda não se encontra caracterizada e são poucos os trabalhos que analisaram a função biológica de seus membros. Neste trabalho, foi construído um inventário completo dos membros da superfamília de RLK de tomate. Para identificar os membros da superfamília RLK em tomate, foi realizado uma análise filogenética utilizando a superfamília de RLK de Arabidopsis como modelo. Um total de 647 RLKs foram recuperados do genoma de tomate e estes encontravam- se organizados no mesmo clado das subfamílias de RLKs de Arabidopsis. Apenas oito das 58 subfamílias exibiram expansão/redução específica no número de menbros comparado com Arabidopsis e apenas seis RLKs foram específicos em tomate, indicando que os RLKs de tomate compartilham aspectos funcionais e estruturais com os RLKs de Arabidopsis. Também foi caracterizado a subfamília LRRII através de análises filogenéticos, genômico, expressão gênica e interação com o fator de virulência de begomovírus, o nuclear shuttle protein (NSP). Os membros da subfamília LRRII de tomate e Arabidopsis demonstraram-se altamente conservados tanto em sequência quanto em estrutura. No entanto, a maioria dos pares ortólogos não mostraram conservados em relação à expressão gênica, indicando que estes ortólogos tenham se divergido na função após a especiação do ancestral comum entre o tomate e Arabidopsis. Baseado no fato de que membros de RLKs de Arabidopsis (NIK1, NIK2, NIK3 e NsAK) interagem com o NSP de begomovirus, foi verificado se ortólogos de NIKs, BAK1 e NsAK interagem com o NSP de Tomato Yellow Spot Virus (ToYSV). Os ortólogos dos genes que interagem com o NSP em tomate, SlNIKs e SlNsAK, interagiram especificamente com NSP na levedura e demonstraram um padrão de expressão consistente com o padrão de infecção de geminivírus. Além de sugerir uma analogia funcional entre estes ortólogos, estes resultados confirmam a observação anterior de que as interações NSP-NIK não são específicos para um vírus ou para um hospedeiro. Portanto, a sinalização antiviral mediado por NIK provavelmente ocorre em tomate, sugerindo que NIKs de tomate sejam alvos potenciais para manipular a resistência contra begomovírus que infectam esta planta.