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Tipo do documento: Dissertação
Título: Identificação e caracterização molecular da família das expansinas no fruto do Coffea arábica L.
Título(s) alternativo(s): Identification and molecular characterization of the expansin family in the fruit of Coffea arabica L.
Autor: Lobo, Luís Gustavo Gomes 
Primeiro orientador: Santos, Tiago Benedito dos
Primeiro coorientador: Santos, Ana Claudia Pacheco
Primeiro membro da banca: Machado Neto , Nelson Barbosa
Segundo membro da banca: Budzinski, Ilara Gabriela Frasson
Resumo: O mecanismo de desenvolvimento dos frutos no cafeeiro é caracterizado por intensa divisão celular, alongamento e relaxamento da parede celular, processos relacionados à ação de determinadas proteínas, incluindo as expansinas. As expansinas (EXPs) representam uma família gênica e classificadas em quatro subfamílias: α-expansina (EXPA), β-expansina (EXPB), expansina-like A (EXLA) e expansina-like B (EXLB). Objetificou-se neste estudo a caracterização e idêntificação das expansinas utilizando as ferramentas de bioinformática e molecular no fruto do cafeeiro nas fases perisperma, endosperma e pericarpo. A caracterização desses genes iniciou-se na coleta de informações contidas nos bancos de dados NCBI (National Center for Biotechnology Information) e Phytozome. Em seguida foram utilizadas as ferramentas: ExPASsy e GRAVY (para as informações físico-químicas); PlantmPLoc (localização subcelular); TAIR (genes ortólogos); GSDS estruturação dos genes (éxon/intros); MapGene2chromosomoe (MG2C- mapeamento físico dos cromossomos); alinhamento das sequências utilizando o programa MEGA 11 (análises filogenéticas); Phyre2 (estruturas 3D das proteínas); MEME (Multiple Em for Motif Elicitation- motifs conservados); PlantCARE (regiões regulatórias dos genes), e TBtools informações do Ka/Ks (não sinônimos e sinônimos) e o teste de colinearidade. Para a expressões dos genes, foram coletados o grão do C. arabica L. em quatro estágios de desenvolvimento (30 DAF, 90 DAF, 120 DAF e 180 DAF) e submetidos a análise de qRT-PCR (PCR de transcrição reversa quantitativa em tempo-real). Foram caracterizados in silico 45 genes de expansinas e suas características apresentaram uma variação de 240-300 aminoácidos (aa), peso molecular 21,18 a 32,27 kDa, o ponto isoelétrico (pI) 4.35 a 9.68, e todas foram localizadas na parede celular. Não obstante, foi observado que as proteínas apresentaram característica hidrofóbicas. A estrutura gênica (éxon/íntrons) variaram de 2/1 a 6/5. A relação filogenética os classificou de acordo com as quatro subfamílias de expansinas, formando cinco grupos. Os genes foram distribuídos de formar desigual nos 11 cromossomos de C. arabica L.. Os motifs conservados variaram de dois a cinco. Os domínios DPBB e CBM63 foram descritas nas suas estruturas 3D de cada proteína. Na sintenia os genes CaEXPA apresentou maior similaridade com os genomas Oryza sativa e Arabidopsis thaliana e a duplicação de alguns genes mostrou- se positiva na análise de Ka/Ks. O resultado da qRT-PCR mostrou que os genes de CaEXPA1, CaEXPA2, CaEXPA4, CaEXPA6, CaEXLA10, e CaEXLB11, foram expressos durante os quatro períodos de desenvolvimento do fruto. O gene CaEXPA1 apresentou a maior empressão durante a 30 DAF, 90 DAF e 120 DAF, enquanto que o gene CaEXPA4 foi o mais expresso entre os genes avaliados, tendo uma alta expressão em todos os périodos de desenvolvimento do grão do cafeeiro. Essas informações estabelecem bases para pesquisas futuras sobre as características funcionais e mecanismos moleculares dos genes de expansinas em C. arabica L. em estágios diferentes de desenvolvimento do grão do café.
Abstract: The mechanism of fruit development in coffee plants is characterized by intense cell division, elongation and relaxation of the cell wall, processes related to the action of certain proteins, including expansins. Expansins (EXPs) represent a gene family and symbol in four subfamilies: α-expansin (EXPA), β-expansin (EXPB), expansin-like A (EXLA) and expansin-like B (EXLB). The aim of this study was to characterize expansins using bioinformatics tools and the molecular characterization of coffee fruits in the perisperm, endosperm and pericarp phases. The characterization of these genes began with the collection of information contained in the NCBI (National Center for Biotechnology Information) and Phytozome databases. Then, the following tools were used: ExPASsy and GRAVY (for physicochemical information); PlantmPLoc (subcellular localization); TAIR (orthologous genes); Gene structure: GSDS (exon/intro); MapGene2chromosomoe (MG2C- physical mapping of chromosomes); sequence alignment using MEGA 11 (phylogenetic analysis); Phyre2 (3D protein structures); MEME (Multiple Em for Motif Elicitation- conserved domains); PlantCARE (gene regulatory regions); and TBtools information on Ka/Ks (non-coincident and symbolic) and collinearity test. For gene expression, C. arabica L. grains were found at four development stages (30 DAF, 90 DAF, 120 DAF and 180 DAF) and subjected to qRT- PCR (quantitative real-time reverse transcription PCR) analysis. Forty-five expansin genes were characterized in silico and their physicochemical patterns contained a variation of 240-300 amino acids (aa), molecular weight 21.18 to 32.27 kDa, isoelectric point (pI) 4.35 to 9.68, and all were located in the cell wall. However, it was observed that their appearances seemed hydrophobic. The gene structure (exon/introns) varied from 2/1 to 6/5. The phylogenetic relationship classified them according to the four expansin subfamilies, forming five groups. The genes were unevenly distributed in the 11 chromosomes of C. arabica L.. The conserved domains varied from two to five. The DPBB and CBM63 domains were described in their 3D structures of each protein. In the synthesis of the CaEXPA genes, it showed greater similarity with the genomes of Oryza sativa and Arabidopsis thaliana, and the duplication of some genes was positive in the Ka/Ks analysis. The qRT-PCR result showed that the CaEXPA1, CaEXPA2, CaEXPA4, CaEXPA6, CaEXLA10, and CaEXLB11 genes were expressed during the four periods of fruit development. The CaEXPA1 gene showed greater pressure during 30 DAF, 90 DAF, and 120 DAF, while the CaEXPA4 gene was the most expressed among the genes evaluated, having a high expression in all periods of coffee bean development. This information establishes the basis for future research on the functional characteristics and molecular mechanisms of expansion genes in C. arabica L. in different coffee bean development projects.
Palavras-chave: Café; bioinformática; parede celular; desenvolvimento do fruto.
Coffee; bioinformatics; cell wall; fruit development.
Área(s) do CNPq: CIENCIAS AGRARIAS::AGRONOMIA
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade do Oeste Paulista
Sigla da instituição: UNOESTE
Departamento: Mestrado em Agronomia
Programa: Mestrado em Agronomia
Citação: Lobo, Luís Gustavo Gomes. Identificação e caracterização molecular da família das expansinas no fruto do Coffea arábica L. 2025. 83f. Dissertação (Mestrado em Agronomia) - Universidade do Oeste Paulista, Presidente Prudente.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://bdtd.unoeste.br:8080/jspui/handle/jspui/1755
Data de defesa: 16-Abr-2025
Aparece nas coleções:Mestrado em Agronomia

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