Prediction of microRNAs in Monilinia spp. and their roles in host-pathogen interactions

Abstract

MikroRNA'lar, konukçu-patojen etkileşiminde önemli temel rollere sahiptir. Enfeksiyon sürecinde patojenlerin miRNA'ları konukçuyu, konukçu miRNA'ları ise patojeni hedefleme yeteneğine sahiptir. Bu tezde, en yaygın iki kahverengi çürüklük patojeninin (Monilinia fructicola ve M. laxa) miRNA profilleri ilk kez tanımlanmıştır. Her iki tür için seçilen izolatların in vitro'da yüksek virülenslik gösterdikleri doğrulanmıştır ve bu izolatların genomları üzerinden farklı biyoinformatik yöntemler kullanılarak miRNA tahminleri yapılmıştır. Ayrıca, M. fructicola türünün şeftali (Prunus persica) konukçusu ile etkileşimde olduğu sırada ifade ettiği milRNA dizileri keşfedilmiştir. Bu amaçla konukçu ortamı in vitro olarak simüle edilmiştir ve yeni nesil dizileme teknolojileri kullanılarak total küçük RNA dizilerinin okumaları alınmıştır, işlenmiştir ve biyoinformatik araçlarla analizleri gerçekleştirilmiştir. Böylece patojen tarafında konukçu ile etkileşimde hem patojenin kendisindeki hem de konukçusundaki hedef diziler belirlenmiştir. Bu dizilerin genomdaki lokasyonları da tespit edilmiştir. Bulunan miRNA'ların hedef fonksiyon çalışmalarına göre, bu iki fungal türün P. persica türünü farklı yollarla enfekte ettiği ortaya çıkmıştır. Öte yandan, daha önce tanımlanmış şeftali miRNA'ları için M. fructicola ve M. laxa türlerinin transkriptomlarında hedef fonksiyon analizleri de yapılmıştır. Bulgular, P. persica'nın enfeksiyonlarla mücadele etmek için birden fazla mekanizma kullanıyor olabileceğini ortaya koymuştur. milRNA'ların ve hedeflerinin M. fructicola enfeksiyon sürecindeki rolü ilk kez araştırılmıştır. Enfeksiyon sürecine dahil olan M. fructicola miRNA'larını karakterizasyonu sürecinde yeni miRNA'lar da keşfedilmiştir. Tahribat yeteneği yüksek olan patojenler ve bunların konukçu ile etkileşimleri söz konusu olduğunda, milRNA'ların belirlenmesi ve varsayılan milRNA hedeflerinin aranması büyük bir ilerlemedir. Bu tez fungal fitopatojenlerdeki miRNA'lar ve işlevleri hakkında sınırlı bilgi bulunan bu alan için önemli bir temel bilgi sunmuştur. Ayrıca elde edilen bulgular üzerinden bu çalışmanın bir sonraki aşaması olarak bu patosistemde yeni patojen kontrol stratejileri tasarlanabilecektir.

MicroRNAs have important fundamental roles in host-pathogen interaction. During the infection process, miRNAs of pathogens have the ability to target the host, and host miRNAs to target the pathogen. In this thesis, miRNA profiles of the two most common brown rot pathogens (Monilinia fructicola and M. laxa) were described for the first time. It was confirmed that the selected isolates for both species showed high virulence in vitro, and miRNA estimations were made on the genomes of these isolates using different bioinformatics methods. In addition, milRNA sequences have been discovered that M. fructicola expresses when interacting with its peach (Prunus persica) host. For this purpose, the host environment was simulated in vitro and total small RNA sequences were read, processed, and analyzed using bioinformatics tools using next-generation sequencing technologies. Thus, target sequences in both the pathogen itself and the host were determined in interaction with the host on the pathogen side. The locations of these sequences in the genome have also been determined. According to the target function studies of the miRNAs found, it was revealed that these two fungal species infect P. persica in different ways. On the other hand, target function analyzes were also performed in the transcriptomes of M. fructicola and M. laxa for the previously identified peach miRNAs. The findings revealed that P. persica may be using more than one mechanism to fight infections. The role of milRNAs and their targets in the M. fructicola infection process has been investigated for the first time. In the process of characterizing M. fructicola miRNAs involved in the infection process, new miRNAs were also discovered. The identification of milRNAs and the search for putative milRNA targets is a major advance when it comes to highly destructive pathogens and their interactions with the host. This thesis provided an important basis for this field, where there is limited information about miRNAs and their functions in fungal phytopathogens. In addition, in the next stage of this study, new pathogen control strategies can be designed in this pathosystem based on the findings obtained.