Publicação
Bioinformatic strategies to explore iodine transport in plants and its potential application in biofortification
| Resumo: | O objetivo deste trabalho é contribuir para o conhecimento do transporte de iodo em plantas através do uso de recursos computacionais e ferramentas bioinformáticas. A importância do estudo da utilização e regulação do iodo em espécies de plantas não se esgota em si mesma, visto que poderá ser essencial na construção de uma alternativa ao sal iodado para consumo humano. Esta alternativa poderá ser a biofortificação de plantas em iodo. O iodo é essencial para a saúde humana e a sua deficiência tem um enorme impacto no desenvolvimento infantil e no bem-estar das populações. O transporte de iodo ao nível celular, é uma etapa fundamental no metabolismo deste composto. No entanto, até à data não são conhecidos transportadores de iodo em plantas. Com este propósito, o primeiro passo deste trabalho foi a identificação de proteínas transportadoras de iodo já estudadas em humanos, de forma a selecionar candidatos para a reconstrução de árvores filogenéticas. Quatro proteínas foram selecionadas: Sodium/iodide co-transporter (NIS), Anoctamin-1 (ANO1), Pendrin (PDS), e Cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR). As reconstruções filogenéticas foram obtidas considerando não apenas as plantas, mas também espécies representativas em animais, fungos e algas. Foram detetadas sequências de putativos ortólogos em plantas para cada uma destas reconstruções: transportadores de ureia DUR3 (NIS), transportadores de sulfato SULTR (Pendrin), anoctamin-like proteins (ANO1), and ABC-C subfamily plant protein sequences (CFTR). O organismo modelo Arabidopsis thaliana foi selecionado para as análises subsequentes. Foram obtidos e analisados dados de transcritómica, contendo informação acerca da expressão de genes sob tratamentos com iodo em Arabidopsis thaliana. Seguidamente, foram testadas as diferenças estatisticamente significativas entre fatores, tais como os tecidos e tratamentos, concluindo que tais diferenças existem entre os níveis de expressão em raízes e folhas. Deste modo, foram efetuadas duas análises, separando folhas de raízes no cálculo da expressão relativa dos genes selecionados. Foram detetadas diferenças nos padrões de expressão de genes que codificam proteínas transportadoras entre os diferentes tecidos da planta, com destaque para o gene AtDUR3 nas folhas e para os genes AtMRP7, AtMRP8, AtDUR3, AtSULTR1;3 nas raízes. Para as análises de docking foram selecionadas as seguintes proteínas: AtDUR3, AtTMEM16, AtSULTR1;3, AtSULTR4;2 e AtMRP7. Para tal foram utilizadas previsões de estrutura em 3D, de modo a testar a probabilidade da interação das mesmas com iodeto e iodato. A proteína AtTMEM16 foi a única a apresentar possíveis locais de ligação com iodeto enquanto que todas as restantes proteínas apresentaram possíveis interações com o iodato. No seu conjunto, estes resultados fornecem uma base de proteínas candidatas a estudos posteriores no âmbito do transporte de iodo em plantas, seja num contexto de biologia funcional ou em estratégias de biofortificação de iodo em plantas. |
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| Autores principais: | Coimbra, Teresa Alexandra Vidal Pinheiro |
| Assunto: | Transporte de iodo Resposta ao iodo Iodo em plantas Filogenia de transportadores de iodo Biofortificação Iodeto Iodato Iodine transport Iodine response Iodine in plants Phylogeny of iodine transporters Biofortification Iodide Iodate |
| Ano: | 2022 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | dissertação de mestrado |
| Tipo de acesso: | acesso aberto |
| Instituição associada: | Universidade do Minho |
| Idioma: | inglês |
| Origem: | RepositóriUM - Universidade do Minho |
| Resumo: | O objetivo deste trabalho é contribuir para o conhecimento do transporte de iodo em plantas através do uso de recursos computacionais e ferramentas bioinformáticas. A importância do estudo da utilização e regulação do iodo em espécies de plantas não se esgota em si mesma, visto que poderá ser essencial na construção de uma alternativa ao sal iodado para consumo humano. Esta alternativa poderá ser a biofortificação de plantas em iodo. O iodo é essencial para a saúde humana e a sua deficiência tem um enorme impacto no desenvolvimento infantil e no bem-estar das populações. O transporte de iodo ao nível celular, é uma etapa fundamental no metabolismo deste composto. No entanto, até à data não são conhecidos transportadores de iodo em plantas. Com este propósito, o primeiro passo deste trabalho foi a identificação de proteínas transportadoras de iodo já estudadas em humanos, de forma a selecionar candidatos para a reconstrução de árvores filogenéticas. Quatro proteínas foram selecionadas: Sodium/iodide co-transporter (NIS), Anoctamin-1 (ANO1), Pendrin (PDS), e Cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR). As reconstruções filogenéticas foram obtidas considerando não apenas as plantas, mas também espécies representativas em animais, fungos e algas. Foram detetadas sequências de putativos ortólogos em plantas para cada uma destas reconstruções: transportadores de ureia DUR3 (NIS), transportadores de sulfato SULTR (Pendrin), anoctamin-like proteins (ANO1), and ABC-C subfamily plant protein sequences (CFTR). O organismo modelo Arabidopsis thaliana foi selecionado para as análises subsequentes. Foram obtidos e analisados dados de transcritómica, contendo informação acerca da expressão de genes sob tratamentos com iodo em Arabidopsis thaliana. Seguidamente, foram testadas as diferenças estatisticamente significativas entre fatores, tais como os tecidos e tratamentos, concluindo que tais diferenças existem entre os níveis de expressão em raízes e folhas. Deste modo, foram efetuadas duas análises, separando folhas de raízes no cálculo da expressão relativa dos genes selecionados. Foram detetadas diferenças nos padrões de expressão de genes que codificam proteínas transportadoras entre os diferentes tecidos da planta, com destaque para o gene AtDUR3 nas folhas e para os genes AtMRP7, AtMRP8, AtDUR3, AtSULTR1;3 nas raízes. Para as análises de docking foram selecionadas as seguintes proteínas: AtDUR3, AtTMEM16, AtSULTR1;3, AtSULTR4;2 e AtMRP7. Para tal foram utilizadas previsões de estrutura em 3D, de modo a testar a probabilidade da interação das mesmas com iodeto e iodato. A proteína AtTMEM16 foi a única a apresentar possíveis locais de ligação com iodeto enquanto que todas as restantes proteínas apresentaram possíveis interações com o iodato. No seu conjunto, estes resultados fornecem uma base de proteínas candidatas a estudos posteriores no âmbito do transporte de iodo em plantas, seja num contexto de biologia funcional ou em estratégias de biofortificação de iodo em plantas. |
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