Biossíntese e sinalização mediada por etileno em soja : uso de abordagens in silico e implicações na resposta à seca

O etileno (Et) é um fitormônio importante na chamada resposta tripla em plântulas, compreendendo a inibição do alongamento caulinar, o espessamento do caule e o hábito de crescimento horizontal (perda da sensibilidade gravitrópica), além de participar na indução da abscisão foliar e na resposta à estresse. Estudos sobre a resposta da soja aos mais diversos tipos de estresse têm emergido dentre a comunidade científica brasileira, uma vez que esta cultura é de grande importância econômica ao país. Tendo em vista o papel descrito das respostas desencadeadas por etileno em diversas espécies vegetais, este trabalho descreveu in silico a rota de biossíntese deste fitormônio e da sinalização por ele mediada em soja, utilizando recursos disponibilizados por banco de dados públicos e pelo Projeto GENOSOJA (Consórcio Brasileiro do Genoma da Soja), que disponibilizou dados moleculares relacionados à genômica, transcriptômica e proteômica desta leguminosa sob diversas condições de estresse. Com auxílio de ferramentas de bioinformática foram identificados 502 genes em soja, divididos em três grupos: (i) biossíntese de etileno, (ii) transdução de sinal por ele mediada e (iii) fatores de transcrição da superfamília AP2/ER. Análises posteriores possibilitaram a avaliação da possível ortologia das proteínas de soja identificadas por experimentos in silico de BBH (Best Bidirectional Hit), mostrando uma maior proximidade filogenética com Arabidopsis thaliana. A associação destes dados propiciou a elaboração de modelos in silico da biossíntese de etileno e da sinalização por ele mediada em soja, onde foram identificados elementos conservados principalmente com A. thaliana. Além disso, a análise do banco de dados fornecido pelo Projeto GENOSOJA possibilitou identificar em transcriptomas de raízes e folhas de cultivares de soja cultivadas em sistema hidropônico e submetidas à déficit hídrico a expressão diferencial de cerca de 24,00 % dos genes caracterizados. A regulação transcricional destes genes foi estudada pela análise de seus possíveis promotores, onde foram identificadas in silico 29 famílias de elementos cis-atuantes importantes na regulação mediada por etileno e em possíveis interconecções com a sinalização mediada por outros fitormônios, como ácido jasmônico, ácido abscísico, auxinas e brassinoesteróides. Estes dados, associados com a avaliação dos níveis de ACC livre e produção de etileno, possibilitaram melhor compreensão em nível molecular da importância deste fitormônio em soja nas condições analisadas e a sua possível participação em respostas desta commodity à seca.The ethylene (Et) is the phytohormone known for the seedlings triple response, comprising the inhibition of shoot elongation, the stem thickness and the habit of horizontal growth (loss of gravitropic sensitivity). Ethylene also participates in the induction of leaf abscission and in response to stress. Studies about soybean response to various types of stress have emerged among the Brazilian scientific community since this crop is extremely relevant to the country. Considering the described role triggered by ethylene responses in several plant species, this work described in silico the biosynthesis and signaling pathways mediated by this gas in soybean, using resources provided by public databases and GENOSOJA (Brazilian Soybean Genome Consortium) project. The study expanded the molecular data related to genomics, transcriptomics and proteomics known of this plant under several stress conditions. With the aid of bioinformatics tools, we identified 502 genes in soybean, divided into three groups: (i) ethylene biosynthesis, (ii) signal transduction mediated by this gas, and (iii) AP2/ERF transcriptional factors superfamily. Subsequent analyzes of BBH (Best Bidirectional Hit) experiments enabled the evaluation of the possible protein orthology encoded by these genes, showing phylogenetic proximity with Arabidopsis thaliana. The combination of these data propitiated the development of soybean ethylene biosynthesis and signaling in silico models, which were identified preserved elements mainly with A. thaliana. Furthermore, GENOSOJA database analysis allowed to identify the differential expression of 24, 00% of these genes in soybean transcriptomes, as the crop was initially grown in hydroponic system and then submitted to water deficit. In addition, the transcriptional regulation of these genes was studied by analyzing its putative promoters, in which were identified, in silico, 29 families of cis-acting elements. These elements are important for ethylene-mediated regulation and its possible interconnections with other signaling pathways mediated by other plant hormones, such as jasmonic acid, abscisic acid, auxin and brassinosteroids. Thereby, this study, combined with assessing the abundance of free ACC and ethylene production, allowed a better understanding of ethylene importance at a molecular level in this crop, and its possible participation in responses to drought