Genômica funcional da bactéria Nitrospirillum amazonense em interação com o fluido do apoplasto de cana-de-açúcar: abordagens transcriptômica e proteômica

Abstract

Nitrospirillum amazonense é uma bactéria fixadora de nitrogênio isolada de várias plantas, como arroz, milho, sorgo e cana-de-açúcar. A estirpe CBAmC de N. amazonense foi isolada de colmos de cana-de-açúcar variedade CB45-3 e tem sido relatado que esta bactéria promove o o crescimento da variedade de cana RB867515, quando inoculada em condições de campo em consórcio com outras quatro bactérias fixadoras de nitrogênio. O apoplasto de cana-de-açúcar representa um provável nicho para o estabelecimento de várias bactérias, entre elas a N. amazonense. O presente trabalho teve por objetivo acessar a influência do fluido apoplástico da cana-de-açúcar sobre os perfis transcriptômico e proteômico globais. A bactéria foi cultivada em meio de cultura padrão LGI na presença ou ausência do fluido do apoplasto. Foram coletadas amostras na metade da fase exponencial de crescimento para extração de RNA e de proteínas. O RNA total foi extraído com tratamento de trizol em temperatura de 65ºC e utilizado método de sequenciamento de alto rendimento (RNA-Seq). O extrato proteico foi obtido por sonicação e utilizado espectrometria de massa em tandem por cromatografia líquida (LC-MS/MS). A análise comparativa entre os perfis transcriptômico e proteômico mostrou forte consistência entre os resultados das duas abordagens. A análise de dados revelou que os níveis de expressão dos transcritos relacionados com quimiotaxia, biossíntese de flagelos bacterianos e transportadores TonB foram fortemente subexpressos na presença do fluido do apoplasto. Em contraste, no metabolismo de geração de energia, os níveis de expressão dos genes envolvidos no ciclo do Krebs foram superexpressos. Além disso, genes envolvidos com resposta a estresse osmótico e oxidativo e com transportadores efluxos multidrogas RND foram fortemente superexpressos, conforme detectado no transcriptoma e proteoma em presença do fluido. Em conclusão, os resultados mostraram que o estado metabólico de N. amazonense durante o cultivo do apoplasto é direcionado para proteínas capazes de suportar a adaptação em um novo ambiente complexo como o apoplasto da cana-de-açúcar. A investigação de análise comparativa entre o transcriptômica e proteoma na interação com o fluido de apoplasto ampliará uma melhor compreensão da interação entre a planta e a bactéria orientando futuros estudos com a estirpe CBAmC bem como o potencial desenvolvimento de um inoculante para a cana-de-açúcar.