Caracterização in silico e análise da expressão de microRNas e genes alvo em diferentes espécies de Coffea

Abstract

O fenômeno de RNA de interferência mediado por microRNAs, é uma via importante para a estabilidade e regulação da tradução de RNA mensageiros. Muitas das vias reguladas são fundamentais para o desenvolvimento do organismo e para a manutenção da integridade do genoma. Alta homologia em sequência e estrutura são características interessantes dos genes que codificam estas moléculas. Estas particularidades permitem que, a partir de sequências de RNAs silenciadores conhecidos em outras espécies, microRNAs homólogos sejam descritos em espécies filogeneticamente relacionadas. A partir das informações geradas pelo sequenciamento do café, durante o projeto CAFEST, foi possível, pela primeira vez, identificar microRNAs (miRNAs) envolvidos na modelagem do transcriptoma das espécies Coffea arabica, Coffea canephora, Coffea congensis e Coffea eugenioides. Neste estudo são apresentadas as sequências, estruturas e possíveis funções dos microRNAs no cafeeiro. Além da caracterização estrutural, também foram apresentados resultados de qRT-PCR que correlacionam a expressão dos genes MIR e seus genes alvos. As diversas famílias de miRNAs descritas para o cafeeiro, estão correlacionadas a diferentes processos biológicos que incluem, padrões de crescimento vegetal, processos metabólicos, respostas hormonais, degradação de proteínas, respostas a estresses e rotas de sinalização celular. A grande variedade de genes alvo indica a plasticidade funcional destas moléculas e reforça a importância do entendimento das vias de silenciamento gênico, para futuros trabalhos envolvendo a manipulação e o desenvolvimento da cultura do café.

The phenomenon of interference RNA mediated by microRNAs is an important pathway for the stability and regulation of messenger RNA translation. Many of the regulated routes are fundamental to the organism development and to the genome integrity maintenance. High homology in sequence and structure are interesting features of the genes that encode these molecules. Those particularities allow that, from sequences of known silencing RNAs in other species, homologous microRNAs be described in phylogenetically related species. Using the information generated by the coffee sequencing, it was possible, for the first time, to identify microRNAs (miRNAs) involved in the transcriptome modeling of the species Coffea arabica, Coffea canephora, Coffea congensis and Coffea eugenioides. In this study, the sequences, structures and possible functions of microRNAs in coffee are presented. Besides the structural characterization, we also show the qRT-PCR analysis that correlate the expression of MIR genes and their target genes. The various miRNA families described for coffee are correlated to different biological processes that include plant growth patterns, metabolic processes, hormone responses, protein degradation, responses to stress and cell signaling routes. The great variety of target genes indicates the functional plasticity of these molecules and reinforces the importance gene silencing pathways understanding, for future studies involving the manipulation and development of coffee cropping.