SOARES, Emanoella Lima. Ontogenia da semente e análise proteômica do integumento interno de Jatropha curcas L. (Euphorbiaceae). 2015. 140 f. Tese (Doutorado em agronomia)-Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2015. / Submitted by Elineudson Ribeiro (elineudsonr@gmail.com) on 2016-08-29T19:38:50Z No. of bitstreams: 1 2015_tese_elsoares.pdf: 7282259 bytes, checksum: ec0170f99ad9db205c410e9f12d78bb5 (MD5) / Approved for entry into archive by Jairo Viana (jairo@ufc.br) on 2016-08-29T22:54:54Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_tese_elsoares.pdf: 7282259 bytes, checksum: ec0170f99ad9db205c410e9f12d78bb5 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-29T22:54:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_tese_elsoares.pdf: 7282259 bytes, checksum: ec0170f99ad9db205c410e9f12d78bb5 (MD5) Previous issue date: 2015 / The economic importance of J. curcas is due to the high amount of oil accumulated in their seeds, specifically in the endosperm. In this context, the events related to the endosperm formation and the accumulation of toxic compounds in the seeds could help in the production of varieties that produce more oil and are less toxic. Thus, anatomical, proteomic and gene expression analysis were made with J. curcas seeds to contribute with the knowledge about physiologic events related with the formation of endosperm and the processes of synthesis and accumulation of phorbol esters. The anatomical analysis showed the maternal tissue responsible for the nutrients transfer to the endosperm and contributed to fill the gaps present in the literature about the anatomy of J. curcas seeds. The inner integument is the maternal tissue that presents the vasculature of the mother plant and is the responsible for the nutrition of the endosperm through the process of programmed cell death (PCD). Based on this result proteomic analysis of two anatomically different regions of the inner integument, named as proximal and distal, were performed. The identified proteins indicated that the inner integument pass through PCD in different degrees in the proximal and distal regions and that in this tissue there is a spatial distribution between catabolism and anabolism. In the proximal region especially hydrolases were identified and in the distal region storage proteins and proteins of biosynthetic pathways were prevalent. The gene expression analysis had two purposes: first, verify wether the transcripts levels of the genes likely involved in PCD, whose proteins were identified and quantified in the proteomic analysis, were related to the protein abundance and second, identify the site of synthesis of the committed enzyme in the phorbol esters biosynthesis, the casbene synthase, through a study with root, leaf, embryo, inner integument and endosperm and 14 putative genes of the mentioned enzyme. The results indicated that the proteins related to PCD must be controlled at transcript level. Nine putative genes from casbene synthase were expressed in roots and one of them was expressed in the leaf and embryo. This work denotes the role of PCD in the inner integument to the development of the seed and also demonstrates the transitory nature of storage of this tissue. In addition gives notation that the seed, despite of accumulates phorbol esters, do not synthesizes these compounds, but probably import them from roots. / A importância econômica da espécie J. curcas deve-se a grande quantidade de óleo acumulada em suas sementes, especificamente no endosperma. Os eventos relacionados à formação do endosperma e ao acúmulo de compostos tóxicos nas sementes podem auxiliar na produção de variedades com maior produção de óleo e menos tóxicas. Visando isso, foram realizadas análises anatômicas, proteômicas e de expressão de genes nas sementes de J. curcas para contribuir com o entendimento sobre os eventos fisiológicos associados à formação do endosperma e aos processos de síntese e acúmulo dos ésteres de forbol. A análise anatômica mostrou o tecido maternal responsável pela transferência de nutrientes para o endosperma e contribuiu para resolver lacunas existentes na literatura sobre a anatomia de sementes de J. curcas. O integumento interno é o tecido maternal que apresenta a vascularização da planta-mãe e é o responsável pela nutrição do endosperma através do processo de morte celular programada (PCD). Com base nesse resultado, realizou-se uma análise proteômica do integumento interno na região proximal e distal ao endosperma, uma vez que as características celulares indicativas de PCD nesse tecido se apresentavam diferentes nessas regiões. As proteínas identificadas indicaram que o integumento interno sofre PCD em diferentes graus nas diferentes regiões e que nesse tecido há uma distribuição espacial entre catabolismo e anabolismo, pois na região proximal identificaram-se principalmente hidrolases e na região distal proteínas de reserva e de vias biossintéticas. A análise de expressão de genes teve dois propósitos: primeiro, verificar se os níveis de transcritos de genes possivelmente relacionados à PCD, cujas proteínas foram identificadas e quantificadas na análise proteômica, estavam relacionados à abundância de proteínas e o segundo foi identificar o local de síntese da enzima comprometida na biossíntese dos ésteres de forbol, a sintase do casbeno, através de um estudo com raiz, folha, embrião, integumento interno e endosperma e 14 genes candidatos à enzima mencionada. Os resultados indicaram que as proteínas relacionadas à PCD devem ser controladas no âmbito transcricional. Nove genes candidatos à sintase do casbeno foram expressos em raiz e um deles foi expresso na folha e no embrião. Este trabalho evidencia o papel da PCD no integumento interno para o desenvolvimento da semente, além de demonstrar a natureza transitória de reserva desse tecido. Adicionalmente, dá indícios de que a semente, apesar de acumular ésteres de forbol, não sintetiza esses compostos, mas possivelmente os importa das raízes.

JEREISSATI, Camila Barbosa Pinheiro. Análise proteômica de plastídeos do endosperma de sementes em desenvolvimento de pinhão manso (Jatropha curcas L.). 2015. 127 f. Tese (Doutorado em Bioquímica)-Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2015. / Submitted by Vitor Campos (vitband@gmail.com) on 2016-09-01T22:55:24Z No. of bitstreams: 1 2015_teses_cbpjereissati.pdf: 1568499 bytes, checksum: 2f41598abfda8cf6bcab51817b1b742a (MD5) / Approved for entry into archive by Jairo Viana (jairo@ufc.br) on 2016-09-02T21:06:57Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_teses_cbpjereissati.pdf: 1568499 bytes, checksum: 2f41598abfda8cf6bcab51817b1b742a (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-02T21:06:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_teses_cbpjereissati.pdf: 1568499 bytes, checksum: 2f41598abfda8cf6bcab51817b1b742a (MD5) Previous issue date: 2015 / Jatropha curcas L. is a plant native to America and belongs to the Euphorbiaceae family. Currently it is gaining economical interest mainly because it is an oilseed crop with potential to produce biodiesel. However, presence of phorbol esters (a class of diterpenes) that are the major toxic constituents of the seeds, limits a better usage of the plant, by making the use of the residue, obtained after the oil extraction from the seeds, unfeasible for animal feed, due to its pro-carcinogenic activity and inflammatory action. Proteomic analysis of the plastids isolated from developing seeds of Jatropha is important because the synthesis of fatty acid as well as phorbol esters, the two most attractive compounds in the study of Jatropha curcas, occur in plastids. Proteomic analysis of this organelle is crucial to better understand and explore not only the biosynthetic pathway of these two compounds but other metabolic pathways , and addtionaly providing foundation for researchs that aimed to develope genotypes with more suitable characteristics for industrial applications. In this study, we performed a proteomic analysis of plastids isolated from the endosperm of developing Jatropha curcas seeds that were in the initial stage of deposition of protein and lipid reserves. Proteins extracted from the plastids were digested with trypsin, and the peptides were applied to an EASY-nano LC system coupled online to an ESI-LTQ-Orbitrap Velos mass spectrometer, and this led to the identification of 1103 proteins representing 804 protein groups, of which 923 were considered as true identifications, and this considerably expands the repertoire of J. curcas proteins identified so far. Of the identified proteins, only five are encoded in the plastid genome, and none of them are involved in photosynthesis, evidentiating the nonphotosynthetic nature of the isolated plastids. Homologues for 824 out of 923 identified proteins were present in three different plastids proteins databases i.e. PPDB, SUBA and PlProt, while homologues for 13 proteins were not found in any of these three databases but were marked as plastidial by at least one of the three prediction programs used (TargetP, ChloroP and PlantMPloc). Functional classification showed that proteins belonging to amino acids metabolism comprise the main functional class, followed by carbohydrate, energy, and lipid metabolisms. The small and large subunits of Rubisco were identified, and their presence in plastids is considered to be an adaptive feature counterbalancing for the loss of one-third of the carbon as CO2 as a result of the conversion of carbohydrate to oil through glycolysis. While several enzymes involved in the biosynthesis of several precursors of diterpenoids were identified, we were unable to identify any terpene synthase/cyclase, which suggests that the plastids isolated from the endosperm of developing seeds do not synthesize phorbol esters. In conclusion, this study provides insights into the major biosynthetic pathways and certain unique features of the plastids from the endosperm of developing seeds at the whole proteome level. / O pinhão manso (Jatropha curcas L.) é uma planta nativa da América, pertencente à família Euphorbiaceae. Atualmente, ela desperta interesse econômico principalmente por se tratar de uma oleaginosa com potencial para a produção de biodiesel. Entretanto, a presença de ésteres de forbol (uma classe de diterpeno), que são os principais constituintes tóxicos das sementes, limita uma melhor utilização dessa planta, por inviabilizar o uso do resíduo de extração do óleo das sementes na alimentação animal, bem como, por apresentar atividade pró-carcinogênica e ação inflamatória. A análise proteômica de plastídeos, isolados de sementes em desenvolvimento de pinhão manso, é uma importante vertente de estudo, pois tanto a síntese de ácidos graxos como dos ésteres de forbol, os dois compostos mais atrativos no estudo de Jatropha curcas, ocorrem nos plastídeos. O estudo proteômico dessa organela torna-se crucial para melhor compreender e explorar não somente as vias biossintéticas desses dois compostos, como de outras vias metabólicas, além de proporcionar um conjunto de dados que pode ser utilizado em pesquisas voltadas para o desenvolvimento de genótipos com características mais adequadas para aplicações industriais. No presente trabalho, realizou-se uma análise proteômica de plastídeos isolados do endosperma de sementes em desenvolvimento do pinhão manso, que estavam nos estágios iniciais de deposição de lipídios e proteínas de reserva (25-30DAA), confirmados por meio de análises histológica e histoquímica. As proteínas extraídas dos plastídeos foram digeridas com tripsina e os peptídeos foram aplicados no sistema de nano-LC EASYII acoplado online ao espectrômetro de massa nano ESI LTQ-Orbitrap velos, o que resultou na identificação 1103 proteínas, representando 804 grupos de proteínas, dos quais 923 foram consideradas identificações verdadeiras. Isso expandiu consideravelmente o repertório de proteínas do pinhão manso até agora identificas. Dentre as proteínas identificadas, apenas 5 são codificadas pelo genoma plastidial, e nenhuma delas está envolvida na fotossíntese, o que evidencia a natureza não fotossintética dos plastídeos isolados. Homólogos de 824, dentre as 923 proteínas identificadas, estavam presentes nos bancos de dados PPDB, SUBA e PlProt, enquanto homólogos para 13 proteínas não foram encontrados em nenhum dos três bancos de dados plastidiais, mas foram detectados como plastidiais por pelo menos um dos três programas de predição de localização subcelular utilizados (TargetP, ChloroP, PlantMPloc). A classificação funcional mostrou que a maioria das proteínas identificadas pertencia ao metabolismo dos aminoácidos, seguido dos metabolismos dos carboidratos, energético e dos lipídios. As subunidades maiores e menores da Rubisco foram identificadas, e sua presença nos plastídeos foi considerada uma característica adaptativa para contrabalancear a perda de um terço do carbono na forma de CO2 como um resultado da conversão de carboidratos em óleo através da glicólise. Apesar de enzimas envolvidas na biossíntese de diversos precursores dos diterpenóides terem sido identificadas, não foi detectado nenhuma terpeno sintase/ciclase, o que sugere que os plastídeos isolados do endosperma de sementes em desenvolvimento não sintetizam ésteres de forbol, apesar de uma grande quantidade desse composto ser encontrada neste tecido. Como conclusão, o presente trabalho proporciona insights sobre as principais vias biossíntéticas, e sobre características peculiares dos plastideos isolados do endosperma de sementes em desenvolvimento.

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2018-08-20T13:36:48Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Lidya Cardozo da Silva - 2018.pdf: 2382834 bytes, checksum: e5a79619d923d442540c5bf0549318bd (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2018-08-20T13:38:04Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Lidya Cardozo da Silva - 2018.pdf: 2382834 bytes, checksum: e5a79619d923d442540c5bf0549318bd (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-20T13:38:04Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Lidya Cardozo da Silva - 2018.pdf: 2382834 bytes, checksum: e5a79619d923d442540c5bf0549318bd (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2018-07-20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Jatropha curcas L. is a euphorbiaceous oilseed plant considered toxic to humans and animals due to the presence of phorbol esters (PEs). Traditionally, the detection of these toxic compounds has been done in J. curcas seeds and derivates via chromatographic separation methods such as HPLC-UV and HPLC-MS. Although efficient, these techniques are laborious and require high time and solvent consumption, thus it would be interesting the development of new analytical methods to determine these compounds with more practicality. Probe electrospray ionization is frequently used in ambient mass spectrometry allowing analysis with minimum sample preparation. However, for complex samples analysis, this technique presents low sensitivity and ionization suppression. In this study, a molecularly imprinted polymer-coated probe electrospray ionization mass spectrometry (MIPCPESI-MS) method was developed for determination of phorbol esters in methanolic extracts of Jatropha curcas leaves with direct extraction form the ionization source. The synthesized molecularly imprinted polymer (MIP) proved to be adequate for extraction of the PEs in methanolic extracts of J. curcas leaves with better performance as extraction phase in comparison with the non-imprinted polymer (NIP). The MIPCPESI method allowed detection of phorbol 12,13-diacetate (PDA) and other three PEs metabolite ions from Jatropha leaves with minimal sample preparation, and with higher signal intensities compared to analysis with conventional PESI. For the PDA, calibration curve exhibited linearity with R2 > 0.99, LOD and LOQ in µg.mL-1 range, precision and accuracy values, respectively, between 4.06 to 13.49% and -1.60 to -15.26 %. Finally, MIPCPESI was employed for PDA quantification in methanolic extracts of six different J. curcas leaves genotypes resulting in concentrations ranging from 222.19 ± 23.55 to 528.23 ± 19.72 µg.g-1 for toxic samples. / A Jatropha curcas L. é uma oleaginosa euforbiácea considerada tóxica para humanos e animais devido à presença de ésteres de forbol (PEs). Tradicionalmente, a detecção destes compostos tóxicos tem sido feita em tortas e sementes de J. curcas por meio do uso de técnicas de separação cromatográfica como HPLC-UV e HPLC-MS que apesar de eficientes são laboriosas e requerem alto consumo de tempo e solventes. Dessa forma, seria interessante o desenvolvimento de novas técnicas analíticas para determinação desses compostos com maior praticidade. Probe electrosrpay ionization (PESI) é uma das técnicas de ionização utilizadas na espectrometria de massas ambiente que permite análises rápidas com mínimo preparo de amostras. No entanto, para análise de amostras complexas essa técnica apresenta baixa sensibilidade e supressão iônica. Neste estudo, foi desenvolvido um método de análise por espectrometria de massas por Probe electrospray revestido com polímero molecularmente impresso (MIPCPESI-MS) para determinação de ésteres de forbol em extratos metanólicos de folhas de Jatropha curcas com extração direta da fonte de ionização. O polímero molecularmente impresso (MIP) sintetizado mostrou-se adequado para extração de PEs em extratos metanólicos de folhas de J. curcas tendo melhor desempenho como fase extratora quando comparado ao polímero não molecularmente impresso (NIP). O método MIPCPESI-MS possibilitou a detecção do forbol 12,13-diacetato (PDA) e de outros três íons metabólitos presentes nas folhas de J. curcas com mínimo preparo de amostras e com maior intensidade de sinais quando comparado às análises com PESI convencional. Para o PDA, a curva de calibração apresentou linearidade com R2 > 0.99, LOD e LOQ na faixa de µg.mL-1, valores de precisão entre 4.06 e 13.49 % e exatidão entre -1.60 e -15.26 %. Posteriormente, o método MIPCPESI foi empregado na quantificação de PDA em seis extratos metanólicos de diferentes genótipos de folhas de J. curcas resultando em valores concentrações entre 222.19 ± 23.55 a 528.23 ± 19.72 µg.g-1 nas amostras tóxicas.