Substitution of amino acid residues in the cytochrome b protein from Phytophthora infestans: functional implications and azoxystrobin sensitivity

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2023
Autor(a) principal: Alves, Gabriel
Orientador(a): Mizubuti, Eduardo Seiti Gomide
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: eng
Instituição de defesa: Universidade Federal de Viçosa
Programa de Pós-Graduação: Fitopatologia
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: https://locus.ufv.br//handle/123456789/32093
https://doi.org/10.47328/ufvbbt.2023.650
Resumo: A doença conhecida como requeima, causada por Phytophthora infestans, é um dos principais fatores bióticos que comprometem a produtividade da batateira e do tomateiro. A aplicação de oomicidas é o principal método de controle desta doença. Curiosamente, a molécula azoxistrobina, utilizada para o controle de doenças causadas por fungos e oomicetos, da qual se tem relatos de resistência em diferentes fitopatógenos, não possui relato de resistência em populações de P. infestans. A utilização de métodos computacionais de modelagem molecular aplicados ao estudo de proteínas, podem auxiliar no entendimento do porquê eventos de resistência à azoxistrobina não foram observados na população de P. infestans até o momento. Observamos que para P. infestans a posição 142, na proteína citocromo b, corresponde a 143, relatada em outros fitopatógenos como mais importante para a resistência à azoxistrobina. A região do citocromo b, correspondente ao entorno do sítio de interação do oomicida é ligeiramente variável, suportando menos de33% do total do número de substituições teoricamente possíveis. A posição142 pode suportar um elevado número de resíduos sem comprometer a estabilidade proteica mas que levam a resistência a azoxistrobina. A não resistência de P. infestans a azoxistrobina parece estar relacionada a eventos que governam a estabilidade da sequência do DNA mitocondrial responsável pela síntese do citocromo b, uma vez que do ponto de vista de biofísica da proteína, não há impedimento à ocorrência de resistência à azoxistrobina. O uso de métodos computacionais de modelagem molecular pode favorecer a compreensão das regras que governam a interação entre oomicida-proteína servindo de subsídio teórico para predição da probabilidade da perda de sensibilidade em populações de fitopatógenos. É esperado que esta abordagem possa ajudar no design racional de outros oomicidas e fungicidas, e no monitoramento da eficiência no campo. Palavras-chave: Modelagem molecular. Oomicida. Diversidade proteica.
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spelling Poleto, Marcelo DepoloAlves, Gabrielhttp://lattes.cnpq.br/6557908950444361Mizubuti, Eduardo Seiti Gomide2024-02-02T13:28:48Z2024-02-02T13:28:48Z2023-07-31ALVES, Gabriel. Substitution of amino acid residues in the cytochrome b protein from Phytophthora infestans: functional implications and azoxystrobin sensitivity. 2023. 60 f. Dissertação (Mestrado em Fitopatologia) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa. 2023.https://locus.ufv.br//handle/123456789/32093https://doi.org/10.47328/ufvbbt.2023.650A doença conhecida como requeima, causada por Phytophthora infestans, é um dos principais fatores bióticos que comprometem a produtividade da batateira e do tomateiro. A aplicação de oomicidas é o principal método de controle desta doença. Curiosamente, a molécula azoxistrobina, utilizada para o controle de doenças causadas por fungos e oomicetos, da qual se tem relatos de resistência em diferentes fitopatógenos, não possui relato de resistência em populações de P. infestans. A utilização de métodos computacionais de modelagem molecular aplicados ao estudo de proteínas, podem auxiliar no entendimento do porquê eventos de resistência à azoxistrobina não foram observados na população de P. infestans até o momento. Observamos que para P. infestans a posição 142, na proteína citocromo b, corresponde a 143, relatada em outros fitopatógenos como mais importante para a resistência à azoxistrobina. A região do citocromo b, correspondente ao entorno do sítio de interação do oomicida é ligeiramente variável, suportando menos de33% do total do número de substituições teoricamente possíveis. A posição142 pode suportar um elevado número de resíduos sem comprometer a estabilidade proteica mas que levam a resistência a azoxistrobina. A não resistência de P. infestans a azoxistrobina parece estar relacionada a eventos que governam a estabilidade da sequência do DNA mitocondrial responsável pela síntese do citocromo b, uma vez que do ponto de vista de biofísica da proteína, não há impedimento à ocorrência de resistência à azoxistrobina. O uso de métodos computacionais de modelagem molecular pode favorecer a compreensão das regras que governam a interação entre oomicida-proteína servindo de subsídio teórico para predição da probabilidade da perda de sensibilidade em populações de fitopatógenos. É esperado que esta abordagem possa ajudar no design racional de outros oomicidas e fungicidas, e no monitoramento da eficiência no campo. Palavras-chave: Modelagem molecular. Oomicida. Diversidade proteica.Late blight is caused by the oomycete Phytophthora infestans and is one of the main biotic factors that compromise yields of potato and tomato crops. Management of late blight is almost exclusively dependent on the application of oomicides. Azoxystrobin is a site-specific active ingredient that has "transkingdom" action, once it can be effective against fungal and oomycete plant pathogens. Unfortunately, reports of both fungal and oomycetes resistant to azoxystrobin are relatively common. Nevertheless, to date, there is no report of resistance in populations of P. infestans to azoxystrobin. The use of computational methods of molecular modeling applied to the study of proteins can help in the evaluation of the reasons why events of resistance to azoxystrobin have not been observed so far. For P. infestans, all positions in cytochrome b protein (cytB) that correspond to the loss of efficiency to azoxystrobin are set back one position in relation to the sequences of cytB of other microorganisms, with position 142 being the most important for the loss of efficiency of the molecule. The region around the site of interaction with the oomicide in P. infestans cytB is slightly variable, supporting less than 33% of the total number of possible substitutions. Position 142 can support a large number of residues without compromising stability, but which lead to resistance to azoxystrobin, which highlights the high risk of resistance events to this molecule. The non-occurrence of resistance to azoxystrobin in P. infestans seems to be related to a genomic factor that governs the stability of the cytochrome b gene sequence, since from the biophysical point of view there is no impediment to resistance to azoxystrobin. Such an approach may favor the understanding of the rules that govern the oomicide-protein molecular target interaction, serving as a theoretical subsidy for predicting the probability of loss of sensitivity in the plant pathogen population, as for other molecules that target the same protein. It is also expected that the adoption of this approach may help in the rational design of other oomicides and fungicides, and also control efficiency monitoring. Keywords: Molecular modeling. Oomicides. Protein diversity.Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas GeraisengUniversidade Federal de ViçosaFitopatologiaRequeima - Aspectos moleculares - ModelosRequeima - ControleProdutos químicos agrícolasProteínasFitopatologiaSubstitution of amino acid residues in the cytochrome b protein from Phytophthora infestans: functional implications and azoxystrobin sensitivitySubstituição de resíduos de aminoácido no citocromo b de Phytophthora infestans: impactos funcionais e na sensibilidade a azoxistrobinainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisUniversidade Federal de ViçosaDepartamento de FitopatologiaMestre em FitopatologiaViçosa - MG2023-07-31Mestradoinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:LOCUS Repositório Institucional da UFVinstname:Universidade Federal de Viçosa (UFV)instacron:UFVORIGINALtexto completo.pdftexto completo.pdftexto completoapplication/pdf3496353https://locus.ufv.br//bitstream/123456789/32093/1/texto%20completo.pdff44acd20142683baef924a7174104cceMD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748https://locus.ufv.br//bitstream/123456789/32093/2/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD52123456789/320932024-02-02 10:58:23.508oai:locus.ufv.br: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Repositório InstitucionalPUBhttps://www.locus.ufv.br/oai/requestfabiojreis@ufv.bropendoar:21452024-02-02T13:58:23LOCUS Repositório Institucional da UFV - Universidade Federal de Viçosa (UFV)false
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