Gēni Taphrina betulina genomā, kas iespējams kodē auksīna biosintēzes ceļus

Abstract

Taphrina betulina ir dimorfiska agrīnā askomicēte, kas inficē vairākas bērzu sugas un tām izraisa hiperplāzijas, ko sauc par vējslotām. Šādas hiperplāzijas ir tipisks simptoms auksīnu producējošo mikroorganismu infekcijām. Auksīns ir ticis izolēts no T. betulina un vairākām citām Taphrina ģints sēnēm. Auksīna biosintēzes ceļi kā arī to loma infekciju norisē lielākajai daļai sēņu ir vai nu slikti izpētīti, vai nav atklāti vispār. Šī dabra mērķis bija atrasts un anotēt par galvenā augu auksīna indolil-3-etiķskābes sintēzi atbildīgos gēnus T. betulina genomā. Gēnu meklēšanai T. betulina genomā lielākokārt tika izmantotas manuāli anotētās proteīnu sekvences no Taphrina deformans genoma. Genoma pārlūkošanai, gēnu prognožu meklēšanai un gēnu modeļu veidošanai tika izmantota WebApollo programma. Gēni tika anotēti izmantojot pāru savietošanas un daudzsekvenču savietošanas metodes. To īstenošanai tika izmantots NCBI BLAST algoritms. Rezultātā tika atrasti un anotēti 17 gēni, kas potenciāli ir spējīgi kodēt deviņus dažādus indolil-3-etiķskābes biosintēzes enzīmus. Šie enzīmi citos organismos katalizē reakcijas četros dažādos indolil-3-piruvīnskābes biosintēzes ceļos - indolil-3-piruvīnskābes, triptamīna, indolil-3-acetonitrila un indolil-3-acetamīda ceļā. Lielākajai daļai veikto gēnu anotāciju bija pārliecinošs atbalsts gan no pāru savietošanas, gan no daudzsekvenču savietošanas metodēm. Iegūtās gēnu anotācijas ir pirmais solis auksīnu biosintēzes ceļu atklāšanai T. betulina sēnē.

Taphrina betulina is a dimorphic, early diverging ascomycete, which infects several birch species and causes a form of hyperplasia known as witches' brooms. Hyperplasia is a typical symptom in infections with auxin-producing microorganisms. Auxin has been isolated from T. betulina and also from several other species of Taphrina genus. Auxin biosynthesis pathways in fungi and their role in infections are poorly researched. The goal of this work was to find and annotate genes responsible for the major plant auxin indol-3-acetic acid biosynthesis in T. betulina genome. To find these genes in the T. betulina genome, manually annotated protein sequences from Taphrina deformans genome were used. For genome browsing, gene prediction searching and construction of gene models the program WebApollo was used. Genes were annotated using pairwise alignment and multiple sequence alignment methods. To implement these methods NCBI BLAST tool was used. In result, 17 genes, that could potentially code for nine different indol-3-acetic acid biosynthesis enzymes were found and annotated. In other organisms these enzymes catalyse reactions in four different indol-3-pyruvic acid biosynthesis pathways - indol-3-pyruvic acid, tryptamine, indol-3-acetonitrile and indole-3-acetamide pathway. Convincing support from both pairwise alignment and multiple sequence alignment methods was found for most gene annotations. Created gene annotations are the first step in finding the auxin biosynthesis pathways in T. betulina.