Proteínas extracelulares de Mycoplasma synoviae e estudos proteômicos das associações micorrízicas arbusculares

Abstract

A presente tese de doutorado trata de estudos feitos através de uma abordagem proteômica em duas distintas áreas de ciência aplicada, a identificação de proeínas produzidas pela bactéria patogênica de frangos e perus Mycoplasma synoviae detectadas no ambiente extracelular e estudos das interações entre Fungos Micorrízicos Arbusculares (MA) e plantas. M. synoviae é uma bactéria pertencente à classe Mollycutes, formada por organismos procariontes desprovidos de parede celular, que causa sinovite infecciosa em aves de criação. Esse patógeno encontra-se distribuído por plantéis de aves do mundo inteiro e causa perdas econômicas por diminuir a taxa de crescimento, desvalorizar as carcaças no corte e aumentar os custos de produção. Sua prevenção se dá essencialmente através de cuidados no manejo, higiene nas instalações e uso de antibióticos. Em muitos microorganismos patogênicos, a virulência está associada a proteínas produzidas e secretadas por esses organismos, permitindo que o invasor instale-se no organismo hospedeiro, explore recursos necessários à sua sobrevivência e seja capaz de escapar dos mecanismos de defesa. Neste trabalho, proteínas presentes na fração extracelular de culturas de M. synoviae foram identificadas e comparadas com dados da literatura para verificar sua implicação com virulência de outros microorganismos. Com respeito a micorrização de raízes de plantas, foram feitas tentativas de se isolar proteínas membranares de células raízes de plantas micorrizadas e resolver essas proteínas através de eletroforese bidimensional (2DE), para posterior identificação por espectrometria de massa. Em seguida, discute-se avanços científicos no entendimento dos mecanismos bioquímicos desse tipo de interações promovidos por estudos sob uma abordagem proteômica na forma de revisão sobre o assunto. Fungos MA são microorganismos presentes no solo capazes de colonizar as raízes das plantas e penetrar nas células corticais mais internas deste órgão, onde se ramificam para gerar estruturas conhecidas como arbúsculos. Uma vez produzidos os arbúsculos, uma simbiose mutualística se estabelece, na qual a planta provê formas orgânicas de carbono derivadas da fotossíntese para o fungo, enquanto este auxilia a planta a absorver água e nutrientes minerais presentes no solo aumentando a área de absorção e a zona de exploração para um raio que excede amplamente a rizosfera. Relatos indicam que além de melhorar o status nutricional da planta, os fungos MA conferem ao vegetal proteção contra ataque de patógenos e alivia estresse causado por seca, salinidade ou presença de metais pesados no solo. Desse modo, há interesse no estudo desse tipo de interação para manejo sustentável para se diminuir a utilização de pesticidas e fertilizantes químicos.<br>

Abstract : The present doctoral thesis deals with studies carried out on two distinct areas of applied science having in common the use of a proteomic approach. These are the identification of proteins that are produces by the chicken pathogen Mycoplasma synoviae detected in the extracellular enivironment and studies of the interactions of Arbuscular Mycorrhizal Fungi (AMF). M. synoviae is a bacteria that belongs to the class Mollycutes, comprising procariont organisms which lack cell wall, that cause infectious synovitis in poultry. This pathogen is found worldwide in bird flocks and causes economic losses because they retard growth, downgrade carcasses at slaughter and increases production costs. Prevention strategies relay mainly on poultry and housing management, and the usage of antibiotics. Many pathogenic microorganisms have their virulence associated to proteins that are produced and secreted by these organisms, allowing them to install into their hosts, explore host resources, and evade its defense mechanisms. In this work, proteins present in the extra-cellular fraction of M. synoviae cultures were identified and compared to literature data as to verify their implication in virulence in other microorganisms. Regarding the mycorrhization of plant roots, attempts to isolate root membrane proteins were made in order to resolve these proteins by two dimentional-electrophoresis (2DE) for later identification by mass spectrometry. Next we discuss scientific advances provided by proteomic studies in a review format on the subject. AM fungi are soil borne microorganisms able to colonize plant roots and penetrate into the inner cortical cells of these organs, where they branch to form structures known as arbuscules. Once the arbuscules are produced, a mutualistic symbiosis takes place, where the plant provides the fungi with organic forms of carbon derived from photosynthesis, while the fungus helps the plant to absorb water and mineral nutrients from the soil by increasing the depletion zone to a radius that by far exceeds the rhizosphere. Reports indicate that in addition to improve the plant nutritional status, AM fungi protects the plants against pathogen attacks and alleviates stress caused by drought, salt, or the presence of heavy metals in the soil. For these reasons, there is interest in the study of this kind of interaction for the development as agricultural inputs usage can be minimized.