RESUMO
The Opaque-2 (O2) gene encodes a transcriptional activator specifically expressed for grain development of maize. o2 mutants have an opaque and chalky kernel, with a decrease in zein storage protein content, and an increase in the proportions of lysine and tryptophan. In this review, we present recent results investigating genetic properties of the O2 network, using transcriptome and proteome approaches, associated with measurements of activities of enzymes of the aspartate pathway and lysine degradation. The structural polymorphism at the O2 locus was investigated by RFLP in a collection of 51 maize inbred lines. Most polymorphic sites were found outside the coding regions. We then searched for relationships between RFLP polymorphism and (i) mRNA abundance of O2 and of known or suspected target genes, (ii) activity of SDH and (iii) amount of zein isoforms. Polymorphic restriction sites in the 5' upstream regions of the O2 gene were found associated with O2 mRNA abundance (three sites) and the amount of two 19 kDa alpha-zein isoforms (two sites). One restriction site on the 3' side of the O2 gene was found associated with Lor/Sdh mRNA abundance. Our results indicate relationships between polymorphism at the O2 locus and the expression of some of its target genes. Evidence of these associations has to be confirmed on larger samples, and the analysis of the O2 gene sequence should allow more precise testing of the actual involvement of O2 polymorphism in its own transcriptional expression, and in the expression of its target genes.
O gene Opaco-2 (O2), expresso especificamente no grão de milho, transcreve para um fator de transcrição da família "leucine-zipper". Mutantes o2 apresentam grãos opacos, redução na quantidade de zeínas e aumento na proporção de lisina e triptofano. Genes cuja expressão é controlada diretamente pelo O2 são conhecidos (alfa-zeínas de 22 kDa, beta-zeínas de 14 kDa, b-32 e cyPpdk1). Nesta revisão, nós apresentamos resultados da caracterização genética de genes relacionados com o O2, através de abordagens de transcritoma, proteoma e de atividades enzimáticas da via metabólica do aspartato e da degradação da lisina. O polimorfismo do locus O2 foi avaliado utilisando-se a técnica de RFLP em 51 linhagens de milho. A maioria dos polimorfismos foi observada nas regiões não codificadoras da proteína. Análises de correlação foram realizadas entre os polimorfismos de RFLP e (i) quantidade de RNAm do O2, cyPpdk, Lor/Sdh e Ahas (ii) quantidade de isoformas de zeínas e (iii) atividade da enzima SDH. Sítios polimórficos foram correlacionados com a quantidade de RNAm do próprio O2, do gene Lor/Sdh e com a quantidade de duas isoformas de a-zeinas de 19 kDa. Nossos resultados indicam a presença de relações entre o polimorfismo do locus O2 e o nível de expressão de genes sob o seu controle. A utilização de um maior número de linhagens e o uso de dados de seqüência do O2 permitirá uma análise precisa da conseqüência do polimorfismo deste fator de transcrição sobre o controle do seu próprio nível de expressão e dos genes por ele controlados.
RESUMO
The Opaque-2 (O2) gene encodes a transcriptional activator specifically expressed for grain development of maize. o2 mutants have an opaque and chalky kernel, with a decrease in zein storage protein content, and an increase in the proportions of lysine and tryptophan. In this review, we present recent results investigating genetic properties of the O2 network, using transcriptome and proteome approaches, associated with measurements of activities of enzymes of the aspartate pathway and lysine degradation. The structural polymorphism at the O2 locus was investigated by RFLP in a collection of 51 maize inbred lines. Most polymorphic sites were found outside the coding regions. We then searched for relationships between RFLP polymorphism and (i) mRNA abundance of O2 and of known or suspected target genes, (ii) activity of SDH and (iii) amount of zein isoforms. Polymorphic restriction sites in the 5' upstream regions of the O2 gene were found associated with O2 mRNA abundance (three sites) and the amount of two 19 kDa alpha-zein isoforms (two sites). One restriction site on the 3' side of the O2 gene was found associated with Lor/Sdh mRNA abundance. Our results indicate relationships between polymorphism at the O2 locus and the expression of some of its target genes. Evidence of these associations has to be confirmed on larger samples, and the analysis of the O2 gene sequence should allow more precise testing of the actual involvement of O2 polymorphism in its own transcriptional expression, and in the expression of its target genes.
O gene Opaco-2 (O2), expresso especificamente no grão de milho, transcreve para um fator de transcrição da família "leucine-zipper". Mutantes o2 apresentam grãos opacos, redução na quantidade de zeínas e aumento na proporção de lisina e triptofano. Genes cuja expressão é controlada diretamente pelo O2 são conhecidos (alfa-zeínas de 22 kDa, beta-zeínas de 14 kDa, b-32 e cyPpdk1). Nesta revisão, nós apresentamos resultados da caracterização genética de genes relacionados com o O2, através de abordagens de transcritoma, proteoma e de atividades enzimáticas da via metabólica do aspartato e da degradação da lisina. O polimorfismo do locus O2 foi avaliado utilisando-se a técnica de RFLP em 51 linhagens de milho. A maioria dos polimorfismos foi observada nas regiões não codificadoras da proteína. Análises de correlação foram realizadas entre os polimorfismos de RFLP e (i) quantidade de RNAm do O2, cyPpdk, Lor/Sdh e Ahas (ii) quantidade de isoformas de zeínas e (iii) atividade da enzima SDH. Sítios polimórficos foram correlacionados com a quantidade de RNAm do próprio O2, do gene Lor/Sdh e com a quantidade de duas isoformas de a-zeinas de 19 kDa. Nossos resultados indicam a presença de relações entre o polimorfismo do locus O2 e o nível de expressão de genes sob o seu controle. A utilização de um maior número de linhagens e o uso de dados de seqüência do O2 permitirá uma análise precisa da conseqüência do polimorfismo deste fator de transcrição sobre o controle do seu próprio nível de expressão e dos genes por ele controlados.