A proteomics approach towards understanding blast fungus infection of rice grown under different levels of nitrogen fertilization

Resumo

Foram separadas por eletroforese em gel de poliacrilamida bidimensional as proteínas extraídas das lâminas das folhas de plantas de arroz infectadas com o fungo da brusone do arroz, Magnaporthe grisea. As proteínas separadas foram eletroblotadas em uma membrana de difluoreto de polivinilideno, e 63 proteínas foram analisadas por um sequenciador de proteínas em fase gasosa. As sequências de aminoácidos N-terminal de 33 das 63 proteínas foram determinadas dessa maneira. As regiões N-terminais das proteínas restantes não puderam ser sequenciadas. As sequências internas de aminoácidos de 12 proteínas foram determinadas pela análise da sequência de peptídeos obtidos pelo método de mapeamento de peptídeos de Cleveland. As sequências de aminoácidos foram comparadas com as sequências de proteínas conhecidas de plantas e animais para entender a natureza dessas proteínas. Como esperado, as lâminas das folhas revelaram predominantemente a presença de proteínas fotossintéticas. Usando essa abordagem experimental denominada análise de proteoma, foram analisadas as proteínas funcionais durante a infecção do arroz pelo fungo da explosão com diferentes níveis de nutrientes nitrogenados. Foram identificadas 12 proteínas que pareciam mudar com diferentes níveis de nutrientes nitrogenados. Foi revelado que o nível de ribulose-1,5-bisfosfato carboxilase/oxigenase aumentou com a aplicação de nutrientes nitrogenados. Além disso, as proteínas relacionadas à patogênese foram observadas após a infecção pela brusone por meio da análise de imunoblot. Foi conjecturado que essas proteínas poderiam estar envolvidas na interação incompatível em plantas de arroz após a infecção pelo fungo da explosão. Espera-se que as informações obtidas sobre as sequências de aminoácidos e a interação com anticorpos sejam úteis para prever a função dessas proteínas.

Abstract

Proteins extracted from leaf blades of rice plants infected with blast fungus, Magnaporthe grisea, were separated by two-dimensional polyacrylamide gel electrophoresis. The separated proteins were electroblotted onto a polyvinylidene difluoride membrane, and 63 proteins were analyzed by a gas-phase protein sequencer. The N-terminal amino acid sequences of 33 out of 63 proteins were determined in this manner. N-terminal regions of the remaining proteins could not be sequenced. The internal amino acid sequences of 12 proteins were determined by sequence analysis of peptides obtained by the Cleveland peptide mapping method. The amino acid sequences were compared with those of known plant and animal protein sequences to understand the nature of these proteins. As expected, leaf blades revealed predominantly the presence of photosynthetic proteins. Using this experimental approach named as proteome analysis, the functional proteins during blast fungus infection of rice with different levels of nitrogen nutrient were analyzed. Twelve proteins which appeared to change with different levels of nitrogen nutrient were identified. It was revealed that the level of ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase was increased by topdressing with nitrogen nutrient. Additionally, the pathogenesis related protein were observed following blast fungus infection using immunoblot analysis. It was conjectured that these proteins might be involved in incompatible interaction in rice plants following blast fungus infection. The information obtained on the amino acid sequences and antibodies interaction is expected to be helpful in predicting the function of these proteins.