Análisis in silico y expresión génica del factor de transcripción TgNAC01 implicado en xilogénesis y estrés abiótico en Tectona grandis.

Abstract

El xilema secundario es el componente más abundante de la biomasa vegetal. Por tanto, conocer los genes que regulan su formación ayudaría a diseñar estrategias para el mejoramiento genético de la madera. Así, el objetivo de este trabajo fue realizar el análisis computacional de la estructura primaria y secundaria del factor de transcripción (FT) TgNAC01 de Tectona grandis, además de evaluar su historia evolutiva, dominios conservados y expresión génica en tejidos lignificados de árboles de 12 y 60 años. Para ello, se realizó una evaluación del potencial de interacción ion-electrón (PIIE), mediante el método del espectro de la información (MEI) utilizando la librería SFAPS de R-Project, seguido del modelamiento estructural utilizando el software MODELLER y visualizado mediante PyMol. Además, el análisis de alineamiento de secuencia múltiple y filogenia fue mediante el software Bioedit y MrBayes respectivamente. También se evaluó los niveles de síntesis del FT TgNAC01 mediante qRT-PCR. Como resultados, se evidencio que el FT mantiene una estructura β-hoja antiparalela retorcida, que se compacta contra una α-hélice en la región N-terminal, teniendo así tres dominios α hélice y siete dominios β plegada. Asimismo, mediante el MEI se demostró que tiene alrededor de cinco funciones biológicas y mutaciones sobre los aminoácidos con mayor PIIE, lo que conlleva a evoluciones sobre las redes de regulación genética. Finalmente, el FT TgNAC01 juega un papel fundamental en la organización y desarrollo de las partes que componen la albura, como las células radiales de la zona cambial, los vasos, fibras y los anillos de crecimiento.

Secondary xylem is the most abundant component of plant biomass. Therefore, knowing the genes that regulate its formation would help to design strategies for wood genetic improvement. Thus, the objective of this work was to perform computational analysis of the primary and secondary structure of the TgNAC01 transcription factor (FT) of Tectona grandis, and to evaluate its evolutionary history, conserved domains and gene expression in lignified tissues of 12 and 60 years. For this, an ion-electron interaction potential (IEP) was evaluated using the information-spectrum method (IEM) using the R-Project and SFAPS library, followed by structural modeling using the MODELLER software and visualized by PyMol program. In addition, the analysis of multiple sequence alignment and phylogeny was performed using Bioedit and MrBayes software, respectively. We also evaluated the qRT-PCR levels of TgNAC01. As results, it was found that TgNAC01 maintains a twisted antiparallel β-sheet structure, which is compacted against an α-helix in the N-terminal region, having three α-helix domains and seven folded β-domains. Also, through the IEM, it was demonstrated that it has about five biological functions, and mutations on amino acids with higher IEP, which leads to evolutions on genetic regulation networks. Finally, the FT TgNAC01 plays an esential role in the organization and development of the parts that make up the sapwood, such as the radial cells of the cambial zone, the vessels, fibers and the growth rings.