Tese
Tubulavírus: evolução, taxonomia e interação com seu hospedeiro
Tubulavíruses: evolution, taxonomy and interaction with host
Registro en:
REZENDE, Rafael Reis de. Tubulavírus: evolução, taxonomia e interação com seu hospedeiro. 2022. 182 f. Tese (Doutorado em Microbiologia Agrícola) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa. 2022.
Autor
Rezende, Rafael Reis de
Institución
Resumen
Os tubulavírus são vírus filamentosos que infectam procariotos sem causar lise celular. O processo de infecção por esses vírus, em muitos casos, induz modificações no perfil fenotípico do hospedeiro. Alguns tubulavírus que infectam bactérias fitopatogênicas dos gêneros Ralstonia e Xanthomonas geram modificações do perfil fenotípicos, em alguns casos aumento em outros redução da patogenicidade dessas bactérias. A biologia e a aplicação biotecnológica dos tubulavírus têm sido amplamente exploradas, mas estudos sobre a interação com hospedeiros e evolução deste grupo de vírus são escassos. As bactérias do complexo de espécies Ralstonia solanacearum (CERS) são habitantes naturais do solo capazes de infectar e matar plantas. Estas bactérias migram do solo para o xilema através das raízes da planta, onde desenvolvem um denso biofilme que interrompe o fluxo do xilema, causando a morte das plantas. Ralstonia solanacearum inovirus Brazil 1 (RSIBR1) é um tubulavírus que infecta a bactéria Ralstonia solanacearum isolado UB2014, o qual é incapaz de causar morte em plantas de tomates. Para determinar se há relação entre a ausência de patogenicidade da R. solanacearum e a infecção pelo RSIBR1, o isolado Ralstonia pseudosolanacearum GMI1000 agressivo foi infectado com o RSIBR1. Após a infecção o isolado R. pseusosolanacearum perdeu a capacidade de causar em morte de plantas de tomate, porém foi capaz de colonizar as plantas ao longo do tempo. Portanto, este trabalho teve como objetivo ampliar o entendimento da interação tubulavírusRalstonia, bem como estudar a evolução dos tubulavírus e propor um sistema para sua classificação taxonômica. Observamos que a evolução dos tubulavírus é principalmente impulsionada pelos hospedeiros e que a reconstrução filogenética a partir de genomas completos dos tubulavírus pode ser uma ferramenta adequada para a classificação desse grupo de vírus, que permite associar sua história evolutiva com suas características biológicas. Estudo de formação de biofilme in vitro mostrou que a infecção pelo RSIBR1 induz um aumento na produção de biofilme pela bactéria Ralstonia pseudosolanacearum; modula a produção de biofilme em diferentes condições como a disponibilidade ou ausência de glicose e nutrientes; induz a perda da motilidade do tipo swimming, e reduz da motilidade do tipo twitching. Além disso, a infecção pelo RSIBR1 altera a estrutura do biofilme da bactéria R. pseudosolanacearum com estrutura semelhante a tapete para um biofilme com estruturas com estruturas esféricas. Além disso, a infecção por RSIBR1 leva a uma redução na produção das vesículas externas, afeta a quantidade de DNA e proteínas nestas vesículas. For fim, também detectamos que o RSIBR1 expressa dois RNAs pequenos. Em conjuntos, esses fatores podem estar envolvidos na conversão fenotípica das bactérias do CERS. Palavras-chave: Tubulavírus. Complexo de espécie Ralstonia solanacearum. Biofilme. Vesículas extracelulares. Pequenos RNAs regulatórios. Evolução dos tubulavírus. Taxonomia de tubulavírus. Tubulaviruses are filamentous viruses that infect prokaryotes without causing cell lysis. The infection process by these viruses often induces changes in the phenotypic profile of the host. Some tubulaviruses that infect phytopathogenic bacteria of the genera Ralstonia and Xanthomonas generate modifications of the phenotypic profile, in some cases increasing and in others reducing the pathogenicity of these bacteria. The biology and biotechnological application of tubulaviruses have been widely explored, but studies on host interaction and evolution of this group of viruses are scarce. Bacteria of the Ralstonia solanacearum species complex (RSSC) are natural soil inhabitants capable of infecting and killing plants. These bacteria migrate from the soil into the xylem through the plant roots, where they develop a dense biofilm that interrupts the flow in the xylem, causing plant death. Ralstonia solanacearum inovirus Brazil 1 (RSIBR1) is a tubulavirus infecting bacterium Ralstonia solanacearum isolate UB2014, which is unable to cause death in tomato plants. To determine if there is a relationship between the lack of pathogenicity of R. solanacearum and infection with RSIBR1, the aggressive Ralstonia pseudosolanacearum isolate GMI1000 was infected with RSIBR1. After infection, the isolate R. pseudosolanacearum lost the ability to cause in death of tomato plants but was able to colonize the plants over time. Therefore, this work aimed to increase the understanding of the tubulavirusRalstonia interaction, as well as to study the evolution of tubulaviruses and propose a system for their taxonomic classification. We observed that the evolution of tubulaviruses is mainly driven by the hosts and that phylogenetic reconstruction from complete tubulavirus genomes may be a suitable tool for the classification of this group of viruses, which allows associating their evolutionary history with their biological characteristics. In vitro biofilm formation study showed that RSIBR1 infection induces an increase in biofilm production by Ralstonia pseudosolanacearum bacteria; modulates biofilm production under different conditions such as the availability or absence of glucose and nutrients; induces loss of swimmingtype motility and reduces twitchingtype motility. In addition, RSIBR1 infection changes the biofilm structure of R. pseudosolanacearum bacteria with a matlike structure to a biofilm with spherical structures. Furthermore, RSIBR1 infection leads to a reduction in the production of the outer vesicles and affects the amount of DNA and proteins in these vesicles. Finally, we also detected that RSIBR1 expresses two small RNAs. Taken together, these factors may be involved in the phenotypic changes of the RSSC. Keywords: Tubulaviruses. Ralstonia solanacearum species complex. Biofilm. Extracellular vesicles. Small RNAs. Evolution of tubulaviruses. Tubulavirus taxonomy. Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais