Identificação e caracterização molecular das lacases de eucalipto (Eucalyptus grandis)

Abstract

As lacases, p-diphenol-O2-oxidoredutases, são enzimas que desempenham papel fundamental na oxidação de monolignóis durante a biossíntese de lignina, estando, portanto, associadas a processos de crescimento e tolerância a alguns tipos de estresses abióticos. As lacases podem ser encontradas em bactérias, fungos, plantas e insetos. Estudos apontam que as lacases vegetais apresentam comportamento similar às de origem fúngica, atuando de formar complementar à rota de lignificação, em resposta ao estresse oxidativo, promovendo a detoxificação celular. As lacases são geralmente codificadas por famílias multigênicas. Através de análises in silico no genoma de eucalipto, o presente estudo identificou 54 genes codificadores de lacases (denominados EgLAC) que, filogeneticamente, se distribuem em seis diferentes subgrupos. Com base em dados de RNA-Seq, padrões distintos de expressão das lacases identificadas foram observados, sendo algumas enriquecidas em um dado órgão/tecido e outras com expressão não detectável pelo método. Análises de RT–qPCR de alguns genes selecionados com base em um banco de sequências expressas confirmaram, por exemplo, a expressão raiz-específica do gene EgLAC52 bem como as expressões preferenciais em raiz e folha dos genes EgLAC4 e EgLAC32, respetivamente. Em paralelo, a expressão de alguns destes genes em reposta a estresses foi investigado, e alterações na expressão relativa em resposta aos estresses oxidativo e osmótico foram constatadas, sugerindo a participação destas lacases em respostas a estresses abióticos.

Laccases are p-diphenol-O2-oxidoreductases encoded by multigene families widely distributed throughout the plant kingdom. They exhibit important roles in the oxidation of monolignols during lignin biosynthesis and are reported to be functionally involved in plant development, tolerance and response to stress. Apart from plants, laccases can be also found in bacteria, fungi and insects. Here, a genome-wide survey of the eucalyptus genome revealed the presence of 88 putative laccases genes. However, after meticulous analyzes using different approaches, the redundant sequences were discarded and 54 laccases genes (referred as EgLAC) were retrieved. These genes were phylogenetically distributed in six different subgroups. Based on RNA-Seq data, distinct organ/tissue expression patterns of the identified EgLAC genes were ascertained. The vast majority showed organ/tissue-enriched expression, while certain genes exhibited no detectable expression. RT-qPCR analyzes confirmed the organ/tissue expression patterns of a representative set of genes such as, for example, the rootspecific expression of EgLAC52 and the root and leaf preferential expressions of genes EgLAC4 and EgLAC32. Further expression profiling of selected EgLAC genes in response to oxidative and osmotic stresses revealed differences in their relative expression, with some genes being stress-induced. These results suggest that certain laccases might be implicated in abiotic stress responses.