Búsqueda y caracterización de promotores de begomovirus endémicos de Colombia con potencial biotecnológico.

Abstract

Los begomovirus tienen genoma de DNA circular cadena sencilla, son transmitidos por mosca blanca Bemisia tabaci y afectan plantas dicotiledóneas de importancia económica. Las regiones promotoras de éstos virus fusionados a genes reporteros han mostrado una fuerte expresión tejido-específica en mesófilo y tejido vascular vegetal, lo que los convierte en excelente fuente de promotores que permitan la expresión biotecnológica diferencial de proteínas en plantas. El objetivo del presente trabajo fue buscar y caracterizar a nivel molecular, in silico y biológico la región promotora del gen de la proteína de la cápside (AR1) de begomovirus endémicos de Colombia con potencial biotecnológico. Se colectaron arvenses y se detectó por PCR la presencia de begomovirus. Se clonaron, secuenciaron y analizaron con herramientas bioinformáticas fragmentos virales que portan la región promotora del gen AR1. Finalmente, mediante ensayos de expresión transitoria sobre hojas de tabaco, se evaluó la expresión del promotor del gen AR1 del virus del mosaico amarillo de la papa (PYMV) en presencia y ausencia de un transactivador (TrAp). Se detectó la presencia de begomovirus en 19 arvenses, de las cuales, Sida acuta y Acalypha sp, constituyen un reporte nuevo a nivel de Colombia y Latinoamérica como hospedero begomoviral. Se identificaron dos nuevos begomovirus aislados de las arvenses Rivina humilis y Malvastrum sp. El análisis de las regiones promotoras de AR1 de los begomovirus aislados de arvenses y PYMV permitió identificar 12 elementos cis regulatorios: Cajas I, Cajas P, cajas G, cajas W, elemento C-Repeat-DRE, elemento ABRE, elemento ERE, elemento TGACG, elemento AS-1, motivo TCT, motivo TGA y CLEs. La organización de éstos elementos cis regulatorios podría explicar la regulación en el tropismo de tejido observado en el gen AR1 de PYMV, la cual es especifica de mesofilo y en presencia de su propia fuente de TrAP este es capaz de invadir células vasculares.

//Abstract: Begomoviruses have a single-stranded circular DNA genome, are transmitted by whitefly Bemisia tabaci and affect dicotyledonous plants of economic importance. The promoter regions of these viruses fused to reporter genes have shown strong tissue-specific expression in mesophyll and vascular plant tissue, which makes them an excellent source of promoters that allow the differential biotechnological expression of proteins in plants. The objective of the present work was to search and characterize at the molecular, in silico and biological level the promoter region of the capsid protein gene (AR1) of Colombian endemic begomoviruses with biotechnological potential. Weeds were collected and the presence of begomovirus was detected by PCR. Viral fragments carrying the promoter region of the AR1 gene were cloned, sequenced and analyzed with bioinformatics tools. Finally, through transient expression assays on tobacco leaves, the expression of the promoter of the AR1 gene of potato yellow mosaic virus (PYMV) was evaluated in the presence and absence of a transactivator (TrAp). The presence of begomovirus was detected in 19 weeds, of which, Sida acuta and Acalypha sp, a new level of Colombia and Latin America was reported as a begomoviral host. Two new begomoviruses was isolated from the weeds Rivina humilis and Malvastrum sp. The analysis of the AR1 promoter regions of the begomoviruses isolated from weeds and PYMV allowed the identification of 12 cis regulatory elements: Boxes I, Boxes P, Boxes G, Boxes W, element C-Repeat-DRE, element ABRE, Element ERE, element TGACG, element AS-1, motif TCT, motif TGA and CLEs. The organization of these cis regulatory elements could explain the regulation in tissue tropism observed in the AR1 gene of PYMV, which is mesophilic specific and in the presence of its own source of TrAP it is capable of invading vascular cells.