Universidade Federal de Viçosa
Programa de Pós Graduação em Genética e
Melhoramento
Mesa Redonda
Debatedores: Cristiane Zorzatto, Denise Alvares
Pereira, Kelly Mayrink Balmant e Renan de Souza Cascardo
Moderadora: Poliane Alfenas-Zerbini
Silenciamento gênico induzido por vírus
O termo “Silenciamento Gênico” refere-se a uma série de mecanismos
por meio dos quais a expressão de um gene é regulada negativamente. Esse
processo gera modificações celulares epigenéticas, que
podem ser herdadas para as células
filhas através da mitose, sem que haja alteração na sequência de nucleotídeos do
DNA (Alberts et al., 2008).
A partir da década de
90, vários fenômenos de silenciamento gênico em nível transcricional
e pós-transcricional foram relatados em plantas,
fungos, animais e protozoários. Um dos primeiros fenômenos de silenciamento em plantas foi descrito em 1990 por pesquisadores
que tentavam produzir petúnias com uma pigmentação violeta mais intensa. Uma
cópia extra do gene que produz a enzima chalcone sintase (CHS), responsável pela coloração violeta das
flores, foi inserida em petúnias por meio de transgenia. Para surpresa dos
pesquisadores, não foram obtidas plantas com flores de coloração mais intensa e
sim plantas com flores totalmente brancas. Análises moleculares mostraram que
nestas plantas trangênicas com flores brancas o
transgene e a cópia endógena do gene não estavam sendo expressas. Esse fenômeno
foi denominado “co-supressão” (Napoli et al, 1990).
O processo de silenciamento gênico pós-transcricional
(PTGS) é um mecanismo conservado em organismos eucariotos. É disparado por uma
molécula de RNA fita dupla (dsRNA) que é processado
pela Dicer
Uma característica marcante do silenciamento
de RNA é seu caráter sistêmico, ou seja, o processo não fica restrito às
células iniciais em que foi disparado. Em plantas, acredita-se que o sinal
sistêmico seja capaz de mover célula-a-célula via
plasmodesmas (Himber et al., 2003) e a longas
distâncias via floema (Mallory et al., 2003).
Além de ser um
mecanismo de controle da expressão de genes endógenos, existem evidências de que
o silenciamento de RNA é um mecanismo natural de
defesa contra vírus. Uma das principais evidências é o fato de que os vírus não
apenas podem induzir o silenciamento, mas também são
alvos do mecanismo. Como forma de suplantar esse mecanismo de defesa, alguns vírus codificam proteínas
que possuem a capacidade de suprimir a via de silenciamento.
Essas proteínas são denominadas supressores. Os supressores podem afetar o silenciamento de diversas maneiras, seja interferindo no
seu caráter sistêmico, bloqueando a atividade dos siRNAs,
ou protegendo o RNA viral de degradação pela maquinaria celular. Por exemplo, a proteína HC-Pro
(Potyviral helper-component
protease) de potyvírus exerce sua atividade
supressora ao afetar negativamente o acúmulo dos siRNAs
(Mallory et al., 2001), impedindo o processamento de dsRNA pela Dicer. Estudos envolvendo a proteína supressora p19 do tombusvírus Tomato bushy stunt virus
(TBSV) indicaram que o mecanismo de supressão de p19 é mediado pelo
seqüestro dos siRNAs produzidos pela Dicer, impedindo que estes sejam incorporados ao RISC (Silhavy et al., 2002).
Os estudos sobre supressores de silenciamento
demonstram que o processo normalmente é parcial ou incompleto. Por exemplo, a
proteína HCPro dos potyvírus
é capaz de suprimir o silenciamento intracelular, mas
não é capaz de impedir a disseminação do sinal sistêmico (Mallory
et al., 2001). Ao contrário, a proteína 2b do CMV impede a disseminação do
sinal sistêmico, no entanto não é capaz de reverter o silenciamento
intracelular (Guo & Ding,
2002). Como conseqüência, o sinergismo em infecções mistas de diferentes vírus pode
ocorrer quando suas proteínas supressoras afetarem o silenciamento
em pontos diferentes, ou mesmo ponto, porém de forma distinta.
O silenciamento gênico
induzido por vírus (VIGS) tem se destacado como uma importante ferramenta da
genética reversa, permitindo a descoberta e validação de funções gênicas (Eamens et al., 2008). Esses estudos são realizados por meio
da inoculação de plantas jovens com vetores virais que carregam um fragmento do
gene alvo, visando o desencadeamento do PTGS e análise do fenótipo resultante (Unver & Budak, 2009).
Diversos vírus de planta têm sido modificados para a
construção de vetores virais para indução de VIGS. Dentre eles, o TMV, PVX e
TRV são os mais utilizados. A utilização de vetores virais em estudos de
genética reversa possui várias vantagens quando comparada a outras técnicas de
análise funcional em plantas, como o knocking-out ou interrupção gênica. Apesar de apresentar
algumas limitações, o método de VIGS geralmente é escolhido pela rapidez de
geração de fenótipos, por ter custo relativamente baixo e não requerer sistemas
de transformação e regeneração in vitro (Burch-Smith et al.,
2004; Unver & Budak,
2009). Atualmente, a aplicabilidade de estudos baseados no PTGS está sendo
demonstrada em diversos ramos, que abrangem desde a produção de flores com
diferentes colorações, a melhoria da qualidade nutricional de alimentos, a
resistência antiviral e a defesa contra outros tipos de patógenos,
como Agrobacterium e Heterodera (Eamens et al., 2008). Estudos realizados com viroses
humanas mostraram ainda que o uso de RNAs como
indutores de silenciamento também pode ser promissor
para fins terapêuticos (Pan et al., 2009).
Referências:
· Alberts, B., Johnson, A.,
Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., Walter, P (2008) Molecular Biology of the Cell, Garland Science, New York, 1.268p.
· Burch-Smith T. M,
Anderson J. C., Martin G.B. , Dinesh-Kumar S. P.
(2004) Applications and advantages of virus-induced gene silencing for gene
function studies in plants. Plant J 39: 734–746.
·
Eamens, A., Wang, M-B.,
Smith, N. A, Waterhouse, P. M. RNA silencing in plants: Yesterday, today and
tomorrow. Plant Phisiol. 147: 456-468.
·
Guo, H.S. & Ding, S.W.
·
Himber, C.; Dunoyer, P.; Moissiard, G.; Ritzenthaler, C. & Voinnet,
O. 2003. Transitivity-dependent and -independent cell-to-cell movement of RNA silencing.
EMBO Journal 22:4523-33.
·
Hutvagner, G.
& Zamore, P.D.
·
Mallory, A.C.; Mlotshwa, S.; Bowman, L.H. & Vance, V.B. 2003. The
capacity of transgenic tobacco to send a systemic RNA silencing signal depends
on the nature of the inducing transgene locus. Plant Journal 35:82-92.
·
Mallory, A.C.; Ely, L.; Smith, T.H.; Marathe, R; Anandalakshmi, R.; FAgard, M.; Vaucheret, H.; Pruss, G.; Bowman, L. & Vance, V.B. 2001. HC-Pro
suppression of transgene silencing eliminates the small RNAs but not transgene methylation or the mobile signal. Plant Cell 13:571-83.
· Napoli, C., Lemieux,
C., Jorgensen R. (1990) Introduction of a chimeric chalcone synthase gene into
petunia results in reversible co-suppression of homologous genes in trans.
Plant Cell 2: 279–289.
· Pan, Q., Henry, S. D., Metselaar,
H. J., Scholte, B., Kwekkeboom,
J., Tilanus,
H. W., Janssen, H. L. A., van der Laan, L. J. W. Combined
antiviral activity of interferon-α and RNA interference directed against
hepatitis C without affecting vector delivery and gene silencing.
· Ratcliff, F.,
Martin-Hernandez, A.M, Baulcombe, D. (2001). Tobacco rattle virus as a vector for
analysis of gene function by silencing. Plant J. 25: 237-245.
·
Silhavy, D.; Molnar, A.; Lucioli, A.; Szittya, G.; Hornyik, C.; Tavazza, M. & Burgyan, J.
·
Tomari, Y.; Matranga, C.; Haley, B.; Martinez, N. & Zamore,
P.D.
· Unver, T., Budak, H. (2009) Virus-induced gene silencing, a post
transcriptional gene silencing method. Int. J. Plant Genomics 2009: 198680.
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Cristiane Zorzatto Denise Alvares Pereira
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