First report of pseudogenes of SABATH enzymes from xanthines metabolic pathway in Ilex paraguariensis

Abstract

Ilex paraguariensis St. Hil. is a dioecious tree native to the subtropical forests of South America, whose leaves and small branches are processed to prepare the stimulating and popular infusion known as “mate”. On the basis of the exploration, from the transcriptomic, genomic and phylogenetic perspective of the xanthine biosynthetic pathway, it was possible to discover pseudogenes through comparative analysis with other plants of agronomic importance. The transcripts of I. paraguariensis were analyzed using the elite material developed by INTA EAA-Cerro Azul de Misiones as reference genome and the data provided from the transcriptome sequenced by Debat et. al in 2014. A phylogenetic examination of enzymes from a large family of SABATH genes that catalyze the methylation of oxygen atoms of a wide variety of carboxylic acids was performed. The most recently evolved genes of the SABATH family are those corresponding to the Xanthine Methyltransferases (XMT) and Caffeine Synthase (CS) pathways. Investigating the different types of methyltransferases that yerba mate presents in the metabolic process of caffeine conversion, several SABATH enzymes were categorized, of which three corresponded to pseudogenes within the caffeine synthase group.

Ilex paraguariensis St. Hil. es un árbol dioico originario de las selvas subtropicales de América del Sur, cuyas hojas y pequeñas ramas son procesadas para preparar la infusión estimulante y popular conocida como “mate”. A partir de la exploración, desde el punto de vista transcriptómico, genómico y filogenético de la vía biosintética de las xantinas, pudo realizarse la detección de pseudogenes mediante el análisis comparativo con otras plantas de importancia agronómica. Se analizaron los transcriptos de I. paraguariensis utilizando como genoma de referencia el material elite desarrollado por el INTA EAA-Cerro Azul de Misiones y los datos aportados por el transcriptoma secuenciado por Debat et. al en 2014. Se realizó un examen filogenético de las enzimas de una gran familia de genes SABATH que catalizan la metilación de átomos de oxígeno de una amplia diversidad de ácidos carboxílicos. Los genes más recientemente evolucionados de la familia SABATH son los que corresponden a la vía Metiltransferasas de Xantina (XMT) y Cafeína Sintasa (CS). Investigando los diferentes tipos de metiltransferasas que presenta la yerba mate en el proceso metabólico de la conversión a cafeína, se categorizaron varias enzimas SABATH de los cuales tres correspondían a pseudogenes dentro del grupo de las cafeínas sintasa.