Identificação de novos miRNAs em Phaseolus vulgaris e possíveis papéis na resposta a patógenos

Abstract

O feijão comum (Phaseolus vulgaris) é uma cultura de relevância econômica e nutricional global, frequentemente afetada por diversos estresses bióticos. miRNAs são conhecidos pelo seu papel na regulação de interações planta-patógeno, especialmente durante o estabelecimento do patógeno e nas respostas de defesas da planta. Dada a importância de P. vulgaris, este estudo buscou identificar in silico novos miRNAs e seus transcritos alvos relacionados ao estresse biótico. Para selecionar miRNAs envolvidos na resposta planta-patógeno, uma extensa pesquisa foi realizada nas bases de dados Web of Science, Scielo, Pubmed, Wiley, ScienceDirect e Google Acadêmico, utilizado os termos-chave "microRNA" e "pathogen" e nomes de plantas da família Fabaceae. Para evitar redundância, excluímos os miRNAs de P. vulgaris já validados. Após a filtragem, as sequências restantes foram submetidas a uma análise blastN, com um mismatch permitido, para selecionar sequências altamente similares para a análise de precursores de miRNA. Sequências resultantes (de aproximadamente 200 nucleotídeos) foram submetidas a testes de RNAfold via os softwares ViennaRNA Web Services e UNAFold. Com base na análise de dobramento, foram identificados 19 novos genes de miRNAs em feijão. Para compreender melhor as funções biológicas dos miRNAs previstos e explorar os caminhos prospectivos de novos miRNAs, os transcritos alvo foram identificados utilizando a ferramenta psRNATarget. Posteriormente, os alvos foram investigados quanto ao seu envolvimento nos processos celulares vegetais. Entre os miRNAs pvu-MIR-65, pvu-MIR-190, pvu-MIR-393, pvu-MIR-396, pvu-MIR-477, pvu-MIR-482, pvu-MIR-2111, pvu-MIR-503 e pvu-MIR-10405, foram preditos 34 transcritos alvos relacionados à resposta a estresses bióticos, incluindo processos celulares como morte celular programada, fechamento estomático, espessamento da parede celular e regulação de diferentes fitormônios. Não foi previsto nenhum alvo relacionado à resposta imune para os miRNAs: pvu-MIR-61; pvu-MIR-159; pvu-MIR-168; pvu-MIR-1512 e pvu-MIR-4416. Não foi previsto nenhum alvo relacionado à resposta imune para os miRNAs: pvu-MIR-61; pvu-MIR-159; pvu-MIR-168; pvu-MIR-1512 e pvu-MIR-4416. Considerando a importância dessa cultura, a identificação destes miRNAs pode contribuir para pesquisas futuras que os utilizem como ferramentas para melhorar a resistência e a produtividade das culturas durante estresses bióticos.

Common bean (Phaseolus vulgaris) is a crop of global economic and nutritional relevance, frequently affected by various biotic stresses. MiRNAs are known for their role in regulating plant-pathogen interactions, especially during pathogen establishment and plant defense responses. Given the importance of P. vulgaris, this study sought to identify in silico new miRNAs and their target transcripts related to biotic stress. To select miRNAs involved in the plant-pathogen response, an extensive search was carried out in the Web of Science, Scielo, Pubmed, Wiley, ScienceDirect and Google Scholar databases, using the key terms "microRNA" and "pathogen" and plant names from the Fabaceae family. To avoid redundancy, we excluded already validated P. vulgaris miRNAs. After filtering, the remaining sequences were subjected to blastN analysis, with one mismatch allowed, to select highly similar sequences for miRNA precursor analysis. The resulting sequences (of approximately 200 nucleotides) were subjected to RNAfold testing via the online server ViennaRNA Web Services. Based on folding analysis, ten new miRNA genes were identified in beans. To better understand the predicted biological functions of miRNAs and explore prospective pathways of novel miRNAs, target transcripts were identified using the psRNATarget tool. Subsequently, the targets were investigated for their involvement in plant cellular processes. Among the miRNAs pvu-MIR-65, pvu-MIR-190, pvu-MIR-393, pvu-MIR-396, pvu-MIR-477, pvu-MIR-482, pvu-MIR-2111, pvu-MIR-503 and pvu-MIR-10405, 34 target transcripts related to the response to biotic stresses were predicted, including cellular processes such as programmed cell death, stomatal closure, cell wall thickening and regulation of different phytohormones. No target related to the immune response was predicted for the miRNAs: pvu-MIR-61; pvu-MIR-159; pvu-MIR-168; pvu-MIR-1512 and pvu-MIR-4416. No target related to the immune response was predicted for the miRNAs: pvu-MIR-61; pvu-MIR-159; pvu-MIR-168; pvu-MIR-1512 and pvu-MIR-4416. Considering the importance of culture, the identification of these miRNAs can contribute to future research that will use them as tools to improve crop resistance and productivity during biotic stresses.