Rede de interações proteína-proteína da enzima LAAO em Gluconacetobacter diazotrophicus e seus efeitos em plantas hospedeiras

Abstract

A bactéria Gluconacetobacter diazotrophicus é endofítica e fixadora de nitrogênio encontrada colonizando o interior de caules e raízes de culturas como arroz e cana-de-açúcar. As cepas de G. diazotrophicus são reconhecidas por estimular a produção de hormônios vegetais na planta hospedeira, incluindo a auxina. Pesquisas apontam que essa substância atua em sinergia com a fixação biológica de nitrogênio para potencializar o crescimento da cana-de-açúcar, quando em interação com G. diazotrophicus. O gene dessa bactéria foi identificado como responsável pela codificação da enzima L-aminoácido oxidase (LAAO), que tem um papel direto na biossíntese de ácido indolacético (IAA), uma variante de auxina através da via IPyA. Esta enzima é produzida pela bactéria em questão durante a interação com a planta hospedeira. O presente estudo tem como objetivo elucidar o papel da enzima Putative L-amino-acid oxidase de Gluconacetobacter diazotrophicus PAL5 no contexto das interações proteína-proteína, ressaltando nas implicações dessas interações no desenvolvimento e produtividade vegetal e identificar potenciais aplicações agroeconômicas. Para isso, foi utilizado a plataforma STRING e Uniprot para a análise da rede de interação proteína-proteína revelando um panorama complexo. Desse modo, foram identificadas proteínas com funções variadas, como a D-isomer specific 2-hydroxyacid dehydrogenase NAD-binding e a Beta-ketoacyl synthase, que enfatizam a multifuncionalidade de G. diazotrophicus em processos chave, como fixação de nitrogênio e síntese de ácidos graxos. A análise de genes próximos no genoma sugere uma regulação coordenada entre genes como quinona oxidoredutase subunidade I, L-amino-acid oxidase, citocromo c e endoribonuclease, com múltiplas implicações na resposta celular e adaptativa a condições ambientais. A análise dos clusters na rede de interação proteína-proteína revelou quatro grupos com características e funções distintas. O Grupo 1, com diversidade em processos biológicos, tem um papel crucial no metabolismo energético e biossíntese. O Grupo 2 foca no metabolismo do esterol e lipídico, essencial para a estrutura celular e sinalização. O Grupo 3, onde a LAAO foi identificada, e o Grupo 4, sem associações conhecidas, indicam funções menos exploradas ou únicas na célula. Os resultados apontam para uma interconexão complexa entre a biossíntese de IPyA, o metabolismo energético e lipídico, e a eficiência na produção de IAA, essencial para o crescimento vegetal. O metabolismo energético e de lipídeos parece influenciar a atividade da LAAO e, por extensão, a capacidade da bactéria em auxiliar o crescimento das plantas. Este estudo destaca a importância de G. diazotrophicus como agente promotor de crescimento vegetal e abre caminhos para futuras investigações sobre suas aplicações biotecnológicas na agricultura. Apesar disso, estudos adicionais são necessários para elucidar mais profundamente essas interações e explorar seu potencial biotecnológico.