Análise molecular e transcricional de peptídeos antimicrobianos envolvidos na relação fungo-hospedeiro de camarões-rosa do gênero Farfantepenaeus

Abstract

Peptídeos antimicrobianos (AMPs) são antibióticos naturais de origem proteica amplamente distribuídos entre os seres vivos e que atuam diretamente no combate a diferentes classes de microrganismos, como bactérias, fungos e vírus. Atualmente, foram identificadas quatro famílias de AMPs codificadas por genes em camarões peneídeos: peneidinas, fatores anti- lipopolissacarídeos (ALFs), crustinas e stylicinas. Atualmente, muitos relatos dessas famílias estão restritos a espécies de interesse econômico e pouco ainda se sabe sobre sua diversidade em espécies nativas. Nesse contexto, o objetivo do presente trabalho foi identificar e caracterizar, em nível molecular e transcricional, os diferentes membros das quatro famílias de AMPs de camarões peneídeos em espécies de camarões-rosa do gênero Farfantepenaeus. A identificação de sequências codificantes de AMPs nas diferentes espécies de camarões-rosa foi realizada por análises in silico (buscas em bancos de dados anotados e não anotados) e por técnicas de biologia molecular (clonagem molecular e sequenciamento nucleotídico). Dos quatro membros da família das peneidinas (PEN1/2 a PEN5), foram identificados apenas sequências codificantes de PEN1/2 e PEN4. Por outro lado, todos os sete membros da família dos ALFs (ALF-A a ALF-G) foram identificados em camarões-rosa. Em relação às crustinas, foram identificadas sequências codificantes para os subtipos IIa e IIb, que representam os membros mais abundantes em camarões peneídeos. Assim como descrito para camarões do gênero Litopenaeus, foram identificadas duas stylicinas (STY1 e STY2). Os resultados dessas análises sugerem que a diversificação das quatro famílias de AMPs aconteceu num ancestral comum aos camarões dos gêneros Farfantepenaeus e Litopenaeus. Finalmente, o perfil transcricional de todos os genes identificados foi avaliado nos hemócitos (células do sistema imune) de camarões da espécie F. paulensis experimentalmente infectados com o fungo patogênico Fusarium solani. Com exceção do gene ALF-G, todos os AMPs mostraram-se expressos nos hemócitos. Enquanto que a expressão do gene ALF-B foi induzida em 24 h, o gene STY2 foi modulado negativamente após 48 h da infecção fúngica. Os resultados deste estudo evidenciam a diversidade molecular dos AMPs de camarões-rosa em termos de sequências, características bioquímicas e perfil transcricional frente a infecções.

Abstract: Antimicrobial peptides (AMPs) are natural antibiotics of protein origin widely distributed across the living organisms, acting directly against different classes of microorganisms, such as bacteria, fungi and viruses. From the 14 AMP families described in crustaceans, four of them were identified and characterized in penaeid shrimp: penaeidins, anti-lipopolysaccharide factors (ALFs), crustins and stylicins. Currently, most of the studies have been focused on species of economic importance and little is still known about the occurrence and diversity of AMPs in native penaeid species. In this context, the aim of this study was to identify and characterize, at molecular and transcriptional levels, sequences encoding for the different members of the four shrimp AMP families in pink shrimp species from the genus Farfantepenaeus. The identification of the AMP sequences in the different species was performed by in silico analysis (searches in annotated and non-annotated databases) and by molecular biology methods (molecular cloning and nucleotide sequencing). From the four members of the penaeidin family (PEN1/2 to PEN5), only sequences encoding for PEN1/2 e PEN4 were identified. On the other hand, all seven members of the ALF family (ALF-A to ALF-G) were identified in pink shrimp. Regarding the crustins, both subtypes IIa and IIb were found, which represent the most abundant crustin members in penaeid shrimp. As described for shrimp species from the genus Litopenaeus, two stylicins (STY1 and STY2) were identified in pink shrimp. Altogether, results from these analyses suggest that the diversification of the four shrimp AMP families occurred in a common ancestor of Farfantepenaeus e Litopenaeus. Finally, the transcriptional profile of all identified genes was assessed in the hemocytes (immune cells) from F. paulensis shrimp experimentally infected with the pathogenic filamentous fungus Fusarium solani. With the exception of ALF-G, all AMP genes showed to be transcribed in hemocytes. While the expression of ALF-B was induced at 24 h, the STY2 gene was negatively modulated at 48 h in response to the fungal infection. The results from this study evidence the molecular diversity of AMPs from pink shrimp species in terms of sequences, biochemical features and gene expression profile upon infections.