Identificação de alvos de interação do efetor Phapa-6409670 de Phakopsora pachyrhizi em soja

Abstract

A soja é o principal produto exportado pelo Brasil, entretanto, essa cultura é afetada significativamente pela doença chamada ferrugem asiática, causada pelo fungo biotrófico Phakopsora pachyrhizi. A infecção ocorre por meio da secreção de proteínas efetoras do fungo na planta. Esses efetores são responsáveis por mitigar a resposta de defesa do hospedeiro levando à suscetibilidade desencadeada por efetores. Algumas medidas já são implementadas para reverter esse cenário, como o vazio sanitário aliado ao uso de fungicidas e, ainda, cultivares com genes de resistência. Contudo, Phakopsora pachyrhizi possui elevada variabilidade genética, dificultando o seu controle. O objetivo deste projeto foi identificar as proteínas da soja que interagem com o efetor Phapa-6409670 do fungo P. pachyrhizi, visando ampliar o conhecimento sobre a interação soja-Phakopsora e permitir a produção de cultivares de soja com resistência durável. Por meio da técnica de duplo híbrido de leveduras foi realizada uma triagem de uma biblioteca de cDNA oriundas de folhas de soja infectadas por P. pachyrhizi, em que o efetor Phapa-6409670 foi utilizado como isca. A triagem resultou no isolamento de 23 clones. Destes 23 clones iniciais, 5 apresentaram interação forte. Para identificação dos possíveis parceiros de interação, os plasmídeos foram extraídos destes 5 clones e sequenciados. A análise das sequências mostrou que apenas um dos clones estava in frame com o domínio de ligação ao DNA de GAL4. A partir de comparações das sequências via BLASTn nos bancos de dados NCBI, identificou-se a proteína KOG3188 Uncharacterized conserved protein (Glyma.08G331200) como um candidato de interação do efetor Phapa-6409670. Esta proteína, apesar de preservada evolutivamente, não se é conhecido ainda seu papel biológico, reforçando a relevância deste estudo. A ocorrência da interação dela com o efetor fúngico sugere seu papel funcional na resposta da planta à infecção. Além disso, ela possui um domínio DUF 106, que atua nas respostas ao estresse de plantas, podendo modular vias de sinalização relacionadas ao metabolismo vegetal e à resistência. Palavras-chave: efetores fúngicos; ferrugem asiática da soja; interação proteína- proteína; Glycine max (L). Merr.Soybeans are Brazil's main export; however, this crop is significantly affected by Asian rust, a disease caused by the biotrophic fungus Phakopsora pachyrhizi. Infection occurs through the secretion of the fungus's effector proteins in the plant. These effectors mitigate the host defense response, leading to effector-triggered susceptibility. Some measures are already being implemented to reverse this situation, such as a sanitary break combined with the use of fungicides and cultivars with resistance genes. However, Phakopsora pachyrhizi has high genetic variability, making its control difficult. The objective of this project was to identify the soybean proteins that interact with the Phapa-6409670 effector of the fungus P. pachyrhizi, aiming to expand knowledge about the soybean-Phakopsora interaction and enable the production of soybean cultivars with durable resistance. Using the yeast two- hybrid technique, a cDNA library from soybean leaves infected with P. pachyrhizi was screened, using the effector Phapa-6409670 as bait. The screening resulted in the isolation of 23 clones. Of these 23 initial clones, 5 exhibited strong interaction. To identify potential interaction partners, plasmids were extracted from these 5 clones and sequenced. Sequence analysis showed that only one of the clones was in frame with the GAL4 DNA-binding domain. Based on sequence comparisons via BLASTn in the NCBI databases, the protein KOG3188 (Uncharacterized conserved protein) (Glyma.08G331200) was identified as a candidate interaction for the effector Phapa- 6409670. Although evolutionarily preserved, its biological role is still unknown, reinforcing the relevance of this study. The interaction between the ß-actin and the fungal effector suggests its functional role in the plant's response to infection. Furthermore, it possesses a DUF 106 domain, which functions in plant stress responses and may modulate signaling pathways related to plant metabolism and resistance. Keywords: fungal effects; asian soybean rust; protein-protein interaction; Glycine max (L). Merr.