Ureases (EC 3.5.1.5) são amplamente distribuídas em bactérias, fungos e plantas onde sua função biológica não é completamente conhecida. Acredita-se que ureases estejam envolvidas na biodisponibilidade de nitrogênio e mecanismos de defesa contra predadores e patógenos. Plantas de soja Glycine max (L.) Merril contêm duas isoformas de urease. Neste trabalho, clonamos e seqüenciamos um fragmento de 300 pb que corresponde a uma região interna do gene de urease. Relatamos, também, a utilização de um gene de soja como modo de gerar resistência a doenças fúngicas em plantas. Plantas transgênicas de tabaco (Nicotiana tobacum var. Turkish) contendo o cDNA codificador completo da urease ubíqua de soja sob a regulação do promotor 35S do vírus do mosaico da couveflor (CaMV) e do terminador do gene da nopalina sintase, foram geradas a partir da transformação de discos foliares por Agrobacterium tumefaciens. Extratos proteicos obtidos a partir das folhas das plantas transgênicas foram analisados quanto à atividade ureásica e à imunorreatividade contra anticorpos da urease do feijão-de-porco. A habilidade dos extratos proteicos em inibir o crescimento de fungos fitopatogênicos foi comparada com a atividade fungicida da urease embrião-específica isolada de sementes tipo-selvagem. Nossos resultados demonstraram a atividade antifúngica de ambas as isoformas de urease e apresentaram uma correlação positiva entre a inibição do crescimento de fungos e o conteúdo/atividade da urease ubíqua de soja recombinante. Os dados sugerem que a superexpressão da urease, em plantas transgências, pode auxiliar na resistência das plantas contra fungos fitopatogênicos, além de seus efeitos conhecidos sobre insetos. / Ureases (EC 3.5.1.5) are largely distributed in bacterial, fungi and plants, where theis physiological role is not completely understood. It is thought that ureases are involved in nitrogen bioavailability and defense mechanisms against predators and pathogens. Soybean [Glycine max (L.) Merril] plants contain two isoforms of urease. Here we describe the cloning and sequencing of a fragment of 300 bp corresponding to an internal region of one of the soybean urease genes. Here we also reported the employment of a gene from soybean as a tool to confer resistance to fungal diseases in plants. Transformed tobacco (Nicotiana tobacum var. Turkish) plants harbouring the full length cDNA encoding the soybean ubiquitous urease under the control of the Cauliflower Mosaic Virus (CaMV) 35S promoter and the nopaline synthase gene (nos) terminator were obtained after leaf disc transformation by Agrobacterium tumefaciens. Leaf protein extracts of transgenic plants were analyzed for urease activity and immunoreactivity against antibodies to the jackbean urease. The ability of leaf protein extracts to impair growth of selected phytopathogens was compared to the fungicidal activity of the embryo-specific urease isolated from wild-type seeds. Our results demonstrated the antifungal activity of both soybean ureases and showed a positive correlation between the inhibiton of fungal growth and content/activity of the recombinant soybean ubiquitous urease in leaves of transgenic tobacco. The data suggest that urease overexpression in transgenic plants may help to improve plant resistance against phytopathogenic fungi, besides its known effect on insects.

A produção de oleoresina (uma complexa mistura de mono, sesqui e diterpenos) por espécies de coníferas é uma resposta de defesa contra ataques por insetos e microrganismos patogênicos. A extração de oleoresina de Pinus elliottii é também uma importante atividade econômica, pois seus derivados voláteis, terebintina (mono e sesquiterpenos) e breu ou rosina (diterpenos), encontram diversas aplicações na indústria química e farmacêutica. O processo de extração de oleoresina é baseado na realização de estrias seqüenciais na casca, expondo a interface entre o xilema secundário e o floema. O ferimento ativa a liberação de resina dos ductos resiníferos, sendo aplicada sobre a estria uma pasta comercial estimuladora de resina que contém ácido sulfúrico e um precursor do etileno, os quais favorecem o fluxo do produto. Até o presente estudo, havia escassez de informação sobre a fisiologia da produção de resina em Pinus no sul do Brasil. Neste trabalho foi realizada a investigação da produção sazonal de oleoresina por Pinus elliottii em diferentes sítios florestais, bem como avaliado o papel de possíveis agentes moduladores da produção de resina, selecionados com base eu seu papel fisiológico geral em plantas, para inclusão em pastas estimulantes de resina. Foram monitoradas mais de 5000 árvores. Os resultados mostraram que o desempenho de produção é afetado pela temperatura e condições edáficas, sendo que o melhor rendimento está associado às estações mais quentes e a solos relativamente pobres e/ou temporariamente alagados. A produção de inverno, estação normalmente não incluída no ano de resinagem, no entanto, foi expressiva. Dentre os agentes testados como adjuvantes da pasta estimuladora de resina, destacaram-se auxina (2-4-D), ácido salicílico e extrato de levedura. Em determinadas concentrações e estações do ano estes adjuvantes agregados à pasta foram superiores na capacidade de indução de resina em relação à pasta comercial. Alguns deles (como auxina e ácido salicílico) foram capazes de substituir o precursor de etileno com rendimento de resina equivalente ou superior. Os custos dos adjuvantes de pasta identificados são bastante vantajosos em relação aos atualmente usados. Os resultados indicaram que o componente induzido da resina de P. elliottii possui expressiva importância, mostrando que a espécie utilizada não só é componente constitutivo de resina em respostas de defesa.

ERO são produzidas continuamente por organismos aeróbicos. Em situações de estresse, a produção de ERO é aumentada, podendo causar a morte celular. Para manter uma concentração ideal de ERO dentro da célula, as plantas desenvolveram um complexo sistema antioxidante para proteção das membranas celulares e organelas contra os efeitos danosos causados pela ação dessas ERO sobre os tecidos vegetais. A ascorbato peroxidase (APx) é uma das principais enzimas do sistema de detoxificação de ERO nas plantas, catalisando a conversão do peróxido de hidrogênio em água, usando o ascorbato como doador de elétrons. No arroz, oito genes codificam APx. As diferentes isoformas são classificadas de acordo com a localização subcelular em citosólicas (APx1 e APx2), peroxissomais (APx3 e APx4), mitocondriais (APx5 e APx6) e cloroplastídicas (APx7 e APx8). O desenvolvimento do presente trabalho teve como objetivo geral caracterizar funcionalmente os genes de APx em arroz (Oryza sativa) com o intuito de identificar a função dos diferentes membros dessa família no controle dos níveis de ERO na planta. Foi analisado o padrão de expressão dos genes que codificam as diferentes isoformas de APx em arroz cultivado sob condições de estresses abióticos tais como o tratamento com concentrações tóxicas de alumínio, frio, seca e exposição ao peróxido de hidrogênio exógeno. Utilizando a estratégia de silenciamento por RNA de interferência (RNAi), foram produzidas construções para o silenciamento simultâneo dos genes OsAPx5 e OsAPx6 e, também, para os genes OsAPx7 e OsAPx8. Adicionalmente, foram ainda geradas construções gênicas para o silenciamento individual dos genes OsAPx7 e OsAPx8. Linhagens de arroz contendo construções RNAi para o silenciamento individual de OsAPx7 e OsAPx8 apresentaram redução de cerca de 90% na expressão relativa destes genes quando comparadas com plantas nãotransformadas. Os oito membros da família gênica APx em arroz mostraram padrão de expressão diferencial frente às condições de estresse testadas, indicando um complexo modo de regulação desses genes. / Aerobic organisms continuously produce Reactive Oxygen Species (ROS). Under stress conditions ROS production is increased and can lead to cellular death. To keep the ideal concentration of ROS inside the cells, plants developed a complex antioxidant system to protect cellular membranes and organelles against harmful effects produced by the action of these ROS. Ascorbate peroxidase (APx) is a major enzyme of the ROS detoxification system in plants, catalyzing the conversion of hydrogen peroxide into water using ascorbate as electron donor. In rice (Oryza sativa), eight genes encode APx. The different isoforms are classified according to their subcellular localization in cytosolic (APx1 and APx2), peroxisomal (APx3 and APx4), mitochondrial (APx5 and APx6) or chloroplastidic (APx7 and APx8). The general aim when developing the present work was to functionally characterize the APx genes in rice in order to identify the function of different members of this family in the control of ROS levels in the plant cell. The expression pattern of genes encoding different isoforms of APx in rice was analyzed when plants were grown under abiotic stress conditions such as under the treatment with toxic concentrations of aluminum, cold, drought and exposition to exogenous hydrogen peroxide. Using the strategy of gene silencing by interference RNA (RNAi), were produced RNAi constructs to simultaneously silence the OsAPx5 and OsAPx6 genes, and also the OsAPx7 and OsAPx8 genes. In addition, it was produced constructs to individually silence the OsAPx7 and OsAPx8 genes. Rice lines carrying RNAi to silence OsAPx7 and OsAPx8 individually presented reduction of gene expression of about 90% when compared to the expression assayed in non-transformed plants. The eight genes coding APx presented different expression patterns in response to the stress conditions tested, indicating that these genes are under a complex mode of regulation.

O arroz é umas das mais importantes plantas cultivadas no mundo, sendo constituinte da dieta básica de mais da metade da população humana, inclusive no Brasil. Entretanto, o arroz é um cereal nutricionalmente pobre, apresentando baixas concentrações de metais essenciais, como o ferro e o zinco. Programas de melhoramento e de engenharia genética têm sido empregados na tentativa de melhorar o teor nutritivo dos grãos de arroz. Entretanto, para se alcançar este objetivo é essencial conhecer os mecanismos que envolvem a aquisição de metais, transporte interno e armazenamento nas plantas. A literatura recente tem revelado a existência de diversas famílias de genes candidatos a desempenharem função na homeostase de metais em arroz (genes Yellow Stripe Like, IRT, FRO, MTP, etc). Entre estes, a família Yellow Stripe Like é forte candidata a possuir genes envolvidos na alocação de ferro para o grão, visto que é uma família numerosa (18 genes) de transportadores de ferro, com diferentes isoformas capazes de transportar ferro ligado a fitossideróforos ou a nicotiamina (o principal quelante de ferro intracelular), e com expressão comprovada de pelo menos uma isoforma em células de floema. No entanto, a alocação de minerais para o grão é um processo altamente regulado, que provavelmente requer a atividade de outros genes, com funções ainda desconhecidas. Neste estudo visamos avaliar a contribuição de genes YSL em plantas de arroz e identificar novos genes potencialmente envolvidos com o transporte de metais aos grãos de arroz utilizando diferentes ferramentas: análise de plantas mutantes no gene OsYSL15 por inserção do retroelemento TOS17; avaliação da expressão de genes YSL em folhas bandeira e panículas de arroz em dois estádios de desenvolvimento; construção de uma biblioteca de hibridização subtrativa (SSH) de panículas em dois estádios de desenvolvimento, visando identificar genes com expressão induzida no enchimento dos grãos. Estas diferentes abordagens nos permitiram concluir que: o gene OsYSL15 é fortemente induzido em raízes sob deficiência de ferro, mas não necessário para o desenvolvimento das plantas nas condições estudadas; a função do gene OsYSL15 provavelmente possui sobreposição com as de outros transportadores de ferro, que podem compensar a sua falta; o gene OsYSL18 é um forte candidato a participar dos processos de alocação de minerais para os grãos de arroz. Além disso, foi possível identificar um novo gene, com função ainda desconhecida, com alta expressão em panículas de arroz durante o enchimento do grão. / Rice is one of the most important crops worldwide. Although being a poor source of nutrients, such as iron and zinc, rice is the dietary basis of over half the world's population, including Brazil. Breeding and genetic engineering programs have been employed with the intent to improve the nutritive characteristics in rice grains, including the increase of mineral nutrients, such as iron and zinc. To reach this objective, it is necessary to understand how metal homeostasis occurs in plants, including rhizosphere uptake, internal transport and storage. The recent literature has revealed several families of genes which are candidates to be involved in metal homeostasis in rice (Yellow Stripe Like, IRT, FRO, MTP, etc). Among them, the Yellow Stripe Like family is a strong candidate to contain genes involved with iron allocation to the grain. This is a large family (18 genes) of iron transporters, with different isoforms being able to transport iron chelated to siderophores or to nicotianamine (the main intracellular iron ligand in plants), and with at least one isoform being expressed in phloem cells. However, mineral allocation to the grain is a highly regulated process, which probably requires the activity of other genes, with functions that are still unknown. This study aimed at the evaluation of the contribution of YSL genes and at the identification of new genes potentially involved with metal transport to the rice grain, making use of three different tools: analysis of OsYSL15 mutant plants, containing TOS17 retroelement insertion; gene expression evaluation of YSL genes in rice flag leaves and panicles during two reproductive stages; construction of a panicle subtractive library (SSH) comparing two reproductive stages, in order to identify genes up-regulated during grain filling. These diverse approaches allowed us to reach the following conclusions: the OsYSL15 gene is strongly induced in roots under iron deficiency, but is not necessary for plant development under control conditions; probably there is function overlap between the OsYSL15 gene and other iron transporters, which can compensate for its absence; the OsYSL18 gene is a strong candidate to participate in mineral allocation to the rice grain. Moreover, it was possible to identify a new gene, with still unknown function, which is highly up-regulated in panicles after anthesis.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Universidade Federal de Goiás, Universidade Federal do Mato Grosso, Universidade Federal do Mato Grosso do Sul, Universidade Federal da Grande Dourados— Programa em Rede Multi-Institucional do Pró-Centro-Oeste de Pós-Graduação em Biotecnologia e Biodiversidade, 2017. / Texto parcialmente liberado pelo autor. Conteúdo restrito: Capítulo 5. Resultados. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2018-03-02T12:54:16Z No. of bitstreams: 1 2017_LucianaHarumiMorimotoFigueiredo_PARCIAL.pdf: 1273860 bytes, checksum: 7e4772b5a2421214f336f64326539c7c (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-03-22T20:40:48Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_LucianaHarumiMorimotoFigueiredo_PARCIAL.pdf: 1273860 bytes, checksum: 7e4772b5a2421214f336f64326539c7c (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-22T20:40:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_LucianaHarumiMorimotoFigueiredo_PARCIAL.pdf: 1273860 bytes, checksum: 7e4772b5a2421214f336f64326539c7c (MD5) Previous issue date: 2018-03-22 / O Brasil inclui-se entre os países de maior biodiversidade mundial, possuindo cerca de 22% de todas as espécies de vegetais e animais do planeta. No entanto, apenas uma pequena parcela dessa biodiversidade tem sido pesquisada cientificamente quanto ao seu potencial de geração de produtos que venham a atender às demandas da sociedade. Um dos nichos de interesse envolvendo a geração de produtos tecnológicos para o Brasil é o setor agropecuário, uma vez que nosso país ocupa mais da metade do seu território com área agrícola e é um dos maiores exportadores de grãos. No entanto, com o alto crescimento populacional, a demanda por mais alimentos, os problemas de terras disponíveis para plantações e a preocupação constante com os danos ambientais causados pelo avanço da monocultura e das pastagens, é importante pesquisar formas alternativas de tecnologias para que o setor agropecuário se desenvolva de forma eficiente e visando a proteção do meio ambiente. Diante desse cenário, o monitoramento contínuo e a análise das tecnologias envolvendo a biotecnologia e a biodiversidade brasileira são importantes na elaboração e tomada de decisões estratégicas, tanto para o investimento na pesquisa, quanto para criar meios mais eficazes de apropriar os ganhos de competitividade com produtos inovadores. Dessa forma, o presente estudo objetivou fazer uma análise do panorama patentário no campo da biotecnologia e biodiversidade, para investigar as possibilidades de atuação das empresas e Instituições de Pesquisa da Região Centro-Oeste com relação às tecnologias existentes. Especificamente, o presente estudo trabalhou com um panorama patentário, tanto do setor agrobiotecnológico brasileiro, como de algumas das principais plantas do Cerrado com interesse extrativista (pequi, mangaba, baru e araticum), para verificar tendências e oportunidades para a região Centro-Oeste. O estudo mostrou que, quando verificamos um setor mais estabelecido economicamente, como é o caso da biotecnologia agropecuária, envolvendo, principalmente, tecnologias voltadas para produção animal e vegetal, a proteção pelo sistema de patentes é tratada de forma madura pelas empresas do setor e o domínio dessas biotecnologias mostrou ser das grandes empresas multinacionais. Para este setor, tais empresas estão optando por uma proteção voltada para o desenvolvimento de plantas GM envolvendo, principalmente, a estratégia da pirimidização de genes relacionados à resistência a pragas e/ou tolerância a herbicidas. No entanto, também foram encontrados pedidos na área animal (especialmente vacinas) e de microrganismos (especialmente para produção de biodiesel) no campo da biotecnologia agropecuária. Já quando analisamos um setor mais voltado para o agroextrativismo, cujo impacto econômico hoje é muito menor do que o da biotecnologia agropecuária, a proteção das tecnologias relacionadas a esse setor pelo sistema de patentes ainda é pouco utilizada, sendo a geração de produtos e processos oriundos das plantas do Cerrado e protegidos pelo sistema de patentes feita primordialmente por empresas estrangeiras e inventores independentes. As proteções pelas empresas multinacionais foram voltadas, em sua maioria, para o uso de óleo das espécies, na produção de cosméticos, enquanto que os inventores independentes desenvolveram tecnologias voltadas para o ramo alimentício. Uma análise da gestão de propriedade intelectual de algumas instituições e empresas que lideraram o ranking de proteção pelo sistema de patentes nesses dois campos selecionados no presente estudo, possibilitou diferentes visões de estratégia de gestão entre empresas e instituições de pesquisa, especialmente com relação ao foco do desenvolvimento de tecnologias e pontos de decisão para proteção das tecnologias desenvolvidas, abrindo algumas oportunidades para empresas e instituições de pesquisa da região Centro-Oeste. Esse estudo mostrou, ainda, que é importante criar mecanismos para estimular as empresas brasileiras a investirem mais em pesquisas no campo da agrobiotecnologia, bem como fortalecer políticas públicas que permitam o investimento do governo nesse setor e no incentivo das parcerias público-privadas, para aproveitar o conhecimento gerado nas Instituições de Pesquisa Brasileiras. O estudo também mostrou que, no Brasil, há uma grande lacuna entre os inventores independentes e as empresas, o que dificulta o desenvolvimento e aproveitamento de tecnologias interessantes relacionadas às espécies extrativistas do Cerrado. Portanto, há necessidade da criação de incentivos para a formação de parcerias entre inventores independentes/instituições de ensino e/ou pesquisa/empresas nacionais. Outra ação seria o investimento do Brasil em P, D&I para o desenvolvimento de produtos e processos de interesse mercadológico que evitem dependência de empresas estrangeiras. O investimento em capacitação no tema “propriedade intelectual” para os diferentes atores envolvidos no processo de geração de novas tecnologias também é fundamental para que o Brasil obtenha êxito na geração de novos produtos e processos protegidos pelo sistema de patentes. / Brazil is among the world's most biodiverse countries with about 22% of all species of plants and animals on the planet. However, only a small part of this biodiversity has been scientifically researched for its potential to produce products that meet the demands of society. One of the niches of interest involving the production of technological products for Brazil is the agricultural sector because Brazil occupies more than half of its territory with agricultural area and is one of the largest exporters of grains. However, with high population growth, the demand for more food, the problems of land available for plantations, and the constant concern about the environmental damages caused by the advance of monoculture and pasture, it is important to verify alternative forms of technology for the agricultural sector to develop efficiently and aiming at protecting the environment. Given this scenario, the continuous monitoring and analysis of the technologies involving Brazilian biotechnology and biodiversity are important in the elaboration and strategic decision making, both for the investment in the research, and to create more effective means of appropriating the gains of competitiveness with products innovators. Thus, the present study aimed to analyze the patent landscape in the field of biotechnology and biodiversity, in order to analyze the possibilities of action of the companies and research institutions of the Midwest region about existing technologies. Specifically, the present study has worked with a patent landscape, both in the Brazilian agro-biotechnology sector and in some of the main Cerrado plants with extractive interest (pequi, mangaba, baru and araticum) to verify the trend and opportunities for the Midwest region. The study showed that when we look at a more economically established sector, such as agricultural biotechnology, involving mainly technologies for animal and vegetable production, protection by the patent system is treated in a mature way by companies in the sector, and the domain of these biotechnologies proved to be large multinational companies. For this sector, these companies are opting for a protection aimed at the development of genetically modified plants, mainly involving the strategy of pyramidation of genes related to resistance to pests and/or herbicide tolerance. However, there were also requests in the animal area (especially vaccines) and microorganisms (especially for biodiesel production) in the field of agricultural biotechnology. When we analyze a sector that is more focused on agroextractivism, whose economic impact today is much smaller than that of agricultural biotechnology, the protection of technologies related to this sector by the patent system is still little used, and the generation of products and processes originated of the Cerrado plants and protected by the patent system, made mainly by foreign companies and independent inventors. The protections by the multinational companies were directed, for the most part, to the use of oil of the species in the production of cosmetic products whereas the independent inventors developed technologies directed to the food industry. An analysis of the intellectual property management of some institutions and companies that led the ranking of protection by the patent system in these two fields selected in the present study, allowed different visions of management strategy between companies and research institutions, especially with regard to the focus of the development of technologies and decision points to protect the technologies developed, opening up some opportunities for companies and research institutions in the midwest. This study also showed that it is important to create mechanisms to stimulate brazilian companies to invest more in research in the field of agrobiotechnology, as well as to strengthen public policies that allow government investment in this sector and the incentive of public-private partnerships to take advantage of the knowledge generated in the brazilian research institutions. The study also showed that, in Brazil, there is a large gap between independent inventors and companies, which makes it difficult to develop and take advantage of interesting technologies related to the extractive species of the Cerrado. Therefore, there is a need to create incentives for the formation of partnerships between independent inventors/educational institutions and/or national research/companies. Another action would be Brazil's investment in R & D for the development of products and processes of market interest that avoid dependence on foreign companies. The investment in training on the topic "intellectual property" for the different actors involved in the process of generating new technologies is also fundamental for Brazil to succeed in the generation of new products and processes protected by the patent system.

Nas últimas décadas, com aumento da industrialização e o uso mais intenso de práticas agrícolas, está havendo a liberação de altas quantidades de elementos potencialmente tóxicos na biosfera, como o metal pesado cádmio (Cd), que é muito tóxico à maioria dos organismos. Uma alternativa para solucionar este problema é o uso da fitoextração, que se baseia no cultivo de plantas para recuperar áreas degradadas. Porém, atualmente, poucas espécies de plantas foram descritas como hiperacumuladoras de Cd e há pouca informação sobre os mecanismos envolvidos na tolerância das plantas dessas espécies a altos teores deste metal em seus tecidos. Assim, o objetivo deste trabalho foi identificar e caracterizar novas espécies da família Solanaceae hiperacumuladoras de cádmio e os respectivos genes relacionados à sua absorção, translocação e acúmulo em plantas. Utilizaram-se três estratégias de análise. Inicialmente foram identificadas novas espécies hiperacumuladoras de Cd. Após, realizou-se um estudo na espécie modelo Arabidopsis thaliana para identificar genes relacionados a absorção, translocação e acúmulo de Cd nas plantas e, finalmente, buscou-se a aplicação dos conhecimentos obtidos em A.thaliana em duas espécies identificadas neste trabalho como hiperacumuladoras de Cd. Foram identificadas e caracterizadas duas espécies hiperacumuladoras de plantas, Solanum americanum e Solanum lycopersicum (tomate), cultivares Micro-Tom e Gaúcho. Os resultados obtidos evidenciaram que os genes HMA2 e HMA3 de A. thaliana estão relacionados ao processo de acúmulo de Cd na parte aérea da planta. Nesse estudo, foram identificados genes ortólogos aos genes HMA2 e HMA3 de A. thaliana em tomate, cv. Micro-Tom. A análise dos genes HMA2 e HMA3 indica alteração de suas expressões quando as plantas são expostas a Cd, sugerindo a participação desses genes em algum mecanismo de tolerância do tomate a esse metal pesado. Estudos de análise funcional dos genes identificados (HMA2 e HMA3) em tomate, cv. Micro- Tom, será importante para comprovar a importância desses dois genes nos processos de detoxificação e acúmulo de Cd nos tecidos das plantas. / In recent decades, with increasing industrialization and more intensive management of agricultural practices, the release of large quantities of potentially toxic elements in the biosphere has also increased, such as the heavy metal cadmium (Cd), which is extremely toxic element to most organisms. An alternative to solve this problem is phytoextraction, which is based on the use of plants to recover degraded areas. But so far, few plant species have been described as a Cd hyperaccumulator and there is little information about the mechanisms that allow these plants to tolerate high levels of this methal in their tissues. The aim of this study was to identify and characterize new species of Solanaceae Cd hyperaccumulators species and the genes related with Cd absorption, translocation and accumulation in these plants. Three strategies were used. First, Cd hyperaccumulators species were identified. Then, a study in the model specie Arabidopsis thaliana was performed to indentify genes related to Cd absorption, translocation and accumulation and, finally, we tried to apply the knowledge obtained in A. thaliana to two species described here as Cd hyperaccumulators. Two new Cd hyperaccumulator plant species were identified and characterized, Solanum americanum and Solanum lycopersicum (tomato), cultivar Micro-Tom and Gaucho. In this study, the A. thaliana genes HMA2 and HMA3 were related to the process of shoot Cd accumulation. From this result, we identified orthologous genes in tomato cv. Micro-Tom to the A. thaliana genes HMA2 and HMA3. The analysis of these genes indicates change in their expressions patterns when plants are exposed to cadmium, suggesting their participation in some mechanism of tolerance of this species to heavy metal. Functional analysis studies of identified genes (HMA2 and HMA3) in tomato cv. Micro-Tom will be important to demonstrate the importance of these two genes in the process of detoxification and accumulation of Cd in tissues.

A superfamília das fosfolipases A2 (FLA2) é composta por proteínas dotadas de propriedades diferenciadas que as tornam capazes de apresentar distintas atividades biológicas, além de sua atividade catalítica. Esta diversidade funcional é intrigante devido à alta similaridade de seqüência primária e de estrutura entre essas proteínas. O principal objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de uma metodologia para a predição de atividades biológicas específicas em FLA2 de peçonha de serpentes a partir da análise de seqüências primárias. A metodologia desenvolvida compreende: a) seleção de seqüências anotadas quanto à função ou atividade biológica que desempenham; b) detecção e validação estatística de motivos de seqüência relacionados à atividade estudada; e c) construção de Modelos Ocultos de Markov (MOMs) representando cada motivo. MOM consiste em uma modelagem estatística que tem sido aplicada com sucesso em diversas áreas onde se faz necessária a detecção e representação de padrões de informação; por sua base matemática robusta e formal, pode ser utilizada na automação deste tipo de processo. A metodologia foi testada para duas atividades de FLA2 de peçonha de serpente: neurotoxicidade e miotoxicidade. Para as FLA2 neurotóxicas, foram detectados seis motivos conservados, dos quais três foram validados estatisticamente como sendo adequados na discriminação de seqüências neurotóxicas de não neurotóxicas. Para as FLA2 miotóxicas, foram detectados seis motivos conservados, dos quais quatro foram validados. Os MOMs dos motivos validados podem ser usados na predição de atividade neurotóxica e miotóxica. As relações entre seqüência, estrutura, função e evolução das FLA2s são discutidas. Os dados obtidos foram coerentes com a hipótese apresentada por Kini (2003), da existência de diferentes sítios farmacológicos na superfície das FLA2, interagindo independente ou cooperativamente com diferentes receptores, para gerar as diversas funções biológicas observadas. Por não haver, até o momento, qualquer ferramenta automatizada para a predição de função biológica de FLA2, os resultados deste trabalho foram a base para a construção de uma ferramenta (disponível em www.cbiot.ufrgs.br/bioinfo/phospholipase) para a identificação de miotoxicidade e neurotoxicidade em FLA2.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Educação, Programa de Pós-Graduação em Educação, 2016. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-12-02T14:56:08Z No. of bitstreams: 1 2016_ShirleyMargarethBuffondaSilva.pdf: 3222308 bytes, checksum: 53786de30dcdc460dc998b2007a9771d (MD5) / Approved for entry into archive by Patrícia Nunes da Silva(patricia@bce.unb.br) on 2017-01-26T10:54:28Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_ShirleyMargarethBuffondaSilva.pdf: 3222308 bytes, checksum: 53786de30dcdc460dc998b2007a9771d (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-26T10:54:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_ShirleyMargarethBuffondaSilva.pdf: 3222308 bytes, checksum: 53786de30dcdc460dc998b2007a9771d (MD5) / Esta tese é o resultado de uma investigação realizada com estudantes no 2º ano do ensino médio em uma escola pública do Distrito Federal. O objetivo foi desenvolver sequências didáticas com a introdução de questões sociocientíficas (QSC) relativas a dilemas da biotecnologia que envolvem aspectos morais, visando caracterizar implicações pedagógicas para tratar questões morais no ensino de Biologia. Para isso, foram identificados aspectos morais adotados pelos estudantes relativos às QSC, antes, durante e depois da discussão dos dilemas, com o propósito de encontrar possíveis indicadores da relação entre abordagem de QSC e aspectos morais. A investigação tomou como referência pesquisas empíricas e estudos sobre inserção curricular de QSC e moral, bem como estudos no campo da psicologia e da filosofia. As sequências didáticas desenvolvidas foram sobre os seguintes dilemas morais: alimentos transgênicos, clonagem e terapia gênica. As teorias morais normativas e a metaética foram o referencial teórico utilizado na análise dos dados. No caso dos princípios morais nos embasamos na Declaração Universal de Bioética e dos Direitos Humanos e Valores do Espírito do Desporto. Foi realizada uma abordagem investigativa de cunho qualitativo utilizando-se a análise textual discursiva para identificar categorias emergentes nos discursos dos atores, obtidos por meio de questionários, entrevistas e após o desenvolvimento de uma sequência didática com discussões de QSC. Os dados construídos apontaram que a maioria dos estudantes interpreta QSC sobre temas da biotecnologia com base nas teorias morais deontológica e utilitarista e também no ceticismo moral. Nas QSC sobre alimentos transgênicos a moral utilitarista foi a mais utilizada. Já no caso da clonagem e da terapia gênica a moral deontológica foi predominante, com um pequeno número de estudantes que apresentaram ceticismo moral. Nesse contexto, percebemos que as aplicações da biotecnologia abordadas foram analisadas de formas diferentes em termos de moralidade por parte dos estudantes, e que fatores como o contexto, emoções, existência de valores protegidos e sagrados podem ter influenciado o julgamento moral. Além disso, concluímos que com a realização da sequência didática houve mudanças nas percepções dos estudantes quanto a algumas categorias utilizadas na análise como, uso de alimentos transgênicos, consciência ecológica e percepção de risco. Os dados demonstram também que não houve uma mobilização significativa dos estudantes nos debates das QSC. A análise do desenvolvimento das sequências didáticas aponta dificuldades para se incluir aspectos morais em discussões de QSC, tais como a inserção de atividades didáticas apropriadas para desenvolver a participação dos estudantes em QSC e o contexto curricular da escola. Defendemos como tese que a introdução de aspectos morais em QSC é essencial no ensino de Biologia para que se prepare os estudantes na tomada de decisão moral. Para que isso ocorra no contexto curricular da maioria das escolas brasileiras, muitos desafios precisam ser enfrentados tais como a formação de professores e o desenvolvimento de estratégias de ensino variadas dentro da diversidade de cenários existentes. Em síntese, esta investigação identificou elementos para o entendimento de como discussões de QSC no ensino de Biologia podem contribuir para o favorecimento do raciocínio moral dos estudantes. / This thesis is the result of an investigation carried out with students in the 2nd year of high school in a public school in the Federal District. The goal was to develop didactic sequences with the introduction of socio-scientific issues (SSI) concerning biotechnology dilemmas involving moral aspects, aiming to characterize pedagogical implications to address moral issues in Biology teaching. To achieve this goal, moral aspects adopted by students regarding SSI were identified, before, during and after the discussion of the dilemmas in order to find out possible indicators of the relationship between SSI approach and moral issues. The investigation used, as reference, empirical researches and studies on curricular inclusion of SSI and moral, as well as studies on moral in the fields of psychology and philosophy. The developed didactic sequences involved the following moral dilemmas regarding biotechnology SSI: GM food, cloning and gene therapy. The normative moral theories and meta-ethics were the theoretical framework used in the data analysis. In the case of moral principles we relied on the principles of the Universal Declaration of Bioethics and of Human Rights, and in the case of genetic doping, on the Values of Sport Spirit. An investigative approach of qualitative nature, using discursive textual analysis, was performed to identify emerging categories in the speeches of the actors, obtained through questionnaires, interviews and after the development of a didactic sequence with SSI discussions. The obtained data showed that most students interpret SSI on biotechnology having as a basis moral deontological, utilitarian theories and moral skepticism. In SSI on GM food utilitarian moral was the most used. In the case of cloning and genetic therapy, deontological moral was predominant. A small number of students showed moral skepticism. In this context, we realize that the discussed applications of biotechnology were analyzed in different ways, in terms of morality, by part of the students, and that factors such as the context, emotions, existence of protected and sacred values may have influenced their moral judgment. Furthermore, we noticed that, with the completion of the didactic sequence, there were changes in the perceptions of the students regarding some categories used in the analysis, such as the use of GM food, ecological awareness and risk perception. The data also show that there was not a significant mobilization of the students in the SSI discussions. The analysis of the development of the didactic sequences points out several difficulties to introduce moral aspects in SSI discussions, such as appropriate didactic activities to develop the participation of the students in SSI and the curricular context of the school. We defend the thesis that the introduction of moral aspects of SSI is essential in Biology teaching to prepare students for in their moral decision-making. To attain this goal, in the curricular context of most Brazilian schools, many challenges need to be faced, such as teachers’ proficiency and the development of various teaching strategies within the diversity of the actual scenarios. In summary, this research identified elements for understanding how SSI discussions in Biology teaching may contribute to foster the moral reasoning of the students.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Química, 2015. / Submitted by Tania Milca Carvalho Malheiros (tania@bce.unb.br) on 2016-04-08T20:09:40Z No. of bitstreams: 1 2015_LeandroAndradeMoreira_Parcial.pdf: 6982675 bytes, checksum: d56bd63a60664bf7c16d7128208787ee (MD5) / Approved for entry into archive by Patrícia Nunes da Silva(patricia@bce.unb.br) on 2016-05-09T13:18:06Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_LeandroAndradeMoreira_Parcial.pdf: 6982675 bytes, checksum: d56bd63a60664bf7c16d7128208787ee (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-09T13:18:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_LeandroAndradeMoreira_Parcial.pdf: 6982675 bytes, checksum: d56bd63a60664bf7c16d7128208787ee (MD5) / O alcaloide indólicobufotenina (5-hidróxi-N,N-dimetiltriptamina) tem sido encontrado em diversas fontes vegetais e animais e, recentemente, vem despertando grande atenção desde a sua detecção em vários fluídos corporais humanos. Esse trabalho descreve um protocolo eficiente para o isolamento da bufotenina de sementes de espécies de Anadenanthera (A. peregrina eA. colubrina), árvores amplamente distribuídas no cerrado brasileiro, e descreve o uso deste alcaloide como matéria-prima apropriada para síntese de vários derivados indólicos com potencial bioativo. A análise química da fração oleaginosa revelou que a composição principal de ácidos graxos insaturados (ácidos oleico e linoleico) sugere elevado valor nutricional das sementes de Anadenanthera. A conversão da bufotenina nos derivados triptamínicosiodeto de 5-hidróxi-N,N,N-trimetiltriptamina (bufotenidina), N,N-dimetiltriptamina (DMT) e 5-metóxi-N,N-dimetiltriptamina (MDMT) foirealizada através deuma rota sintética simplicada e inovadora. Além disso, foi relatado ummétodofácil paraaconversão da bufotenina em um complexo aminoborano inédito. A partir do complexo bufotenina aminoborano foram sintetizados oito dímeros e um derivado oxindólico inéditos. A caracterização estrutural da bufotenina, dos derivados triptamínicos, e oxindólico bem como dos dímeros bis-indólicos foi realizada por CG-MS, FT-IR, RMN 1H e 13C (uni-dimensionais) e HRESI/MS. A bufotenina, bufotenidina e quatros dímeros indólicos foram avaliados como inibidores da acetilcolinesterase (AChE) pelo método da enzima imobilizada em bioreatores capilares acoplados a espectroscopia de massa (AChE-ICERs/LC-MS). Por meio desse estudo, bufotenidina e três dos dímeros testados apresentaram elevada percentagem de inibição da AChE, com destaque para 1,3-bis-((5-metóxi-3-(2-(N,N-dimetil)etilamino)-1H-indol-1-il)propano que exibiu 92,23% de atividade inibitória, maior que a galantamina (90,81 %). / The indole alkaloid bufotenine (5-hydroxy-N,N-dimethyltryptamine) has been found in several vegetal and animal sources, and recently has been attracted great interest since its detection in humans body fluids. This work describes an effortless and efficient protocol for isolation of bufotenine from seeds of Anadenanthera species (A. peregrina andA.colubrina), widespread trees in the Brazilian cerrado, and proposes the utilization of this alkaloid as suitable starting material for the synthesis of various potential bioactive indole derivatives. The analyses of the oleaginous fractions revealed that the main fatty acid composition (oleic and linoleic) indicates the nutritional value of the Anadenanthera seeds. The conversion of the bufotenine tryptamine derivatives into 5-hydroxy-N,N,N-trimethyltryptamine iodide (bufotenidine), N-dimethyltryptamine N,N-dimethyltryptamine (DMT), 5-methoxy-N,N-dimethyltryptamine (MDMT) was accomplished through an innovative and short synthetic pathway. Furthermore, it was reported an effortless methodology for conversion of the bufotenine into the inherit amineborane complex. Starting from bufotenine-amineborane complex eight new dimers and an oxindole derivative were synthesized. The structural characterization of bufotenine, tryptamine and oxindole derivatives as well as the bis-indole dimers was accomplished by GC-MS, FT-IR, 1H and 13C NMR (uni and two-dimensional) and HRESI/MS. Thebufotenine, bufotenidine andfour dimerswere evaluatedas inhibitorsof the acetylcholinesterase (AChE)by immobilized capillary enzyme reactor-tandem mass spectroscopy (AChE-ICERs/LC-MS) method. Through this study the tested bufotenidine and three dimers showed great percentage of the AchE inhibition, highlighting for propane-1,3-diylbis(5-methoxy-1H-indole-1,3-diyl))bis(N,N-dimethylethan-1-amine which exhibited 92,23% of inhibitory activity, higher than the galantamine (90,81 %).

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Departamento de Biologia Celular, Instituto de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Biologia Molecular, 2018. / Submitted by Fabiana Santos (fabianacamargo@bce.unb.br) on 2018-09-03T20:38:24Z No. of bitstreams: 1 2018_ThiagoRodriguesdeOliveira.pdf: 3205780 bytes, checksum: 3bcc450ab74953bdffd4e6c59d584dc0 (MD5) / Approved for entry into archive by Fabiana Santos (fabianacamargo@bce.unb.br) on 2018-09-11T16:56:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2018_ThiagoRodriguesdeOliveira.pdf: 3205780 bytes, checksum: 3bcc450ab74953bdffd4e6c59d584dc0 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-11T16:56:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2018_ThiagoRodriguesdeOliveira.pdf: 3205780 bytes, checksum: 3bcc450ab74953bdffd4e6c59d584dc0 (MD5) Previous issue date: 2018-09-03 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES). / A presença de uma camada proteica de superfície (camada S) é comum em organismos procarióticos. As proteínas que compõem essa camada apresentam a propriedade de se auto-organizar em arranjos simétricos estáveis, que as confere um alto potencial biotecnológico. Apesar de presente em quase todas as archaeas, existem poucos relatos do uso de proteínas de camada S desses organismos em estudos aplicados. Além disso, os estudos descrevendo a estrutura de proteínas desse tipo são escassos. Assim, esse trabalho tem o objetivo de caracterizar estruturalmente as proteínas de camada S da archaea halófila Haloferax volcanii, utilizá-las para a construção de envelopes celulares biomiméticos para o estudo de membranas e a expressão dessa proteína em E. coli para construção de fusões gênicas de interesse. As proteínas foram obtidas a partir da cultura de células de H. volcanii e caracterizadas por ensaios de espalhamento de luz dinâmico, dicroísmo circular e espectroscopia de fluorescência. Microscopia eletrônica de transmissão foi utilizada para observar a formação do arranjo cristalino das proteínas purificadas, bem como de envelopes celulares de H. volcanii. Foram produzidas monocamadas lipídicas por Langmuir-Blodgett utilizando os lipídios DPPE, DPPC e DPhPE. A estrutura secundária da proteína é afetada pelo pH, de maneira que uma maior quantidade de folhas beta foi detectada em valores mais altos. Esse mesmo fator influencia também a sua estrutura terciária, de maneira que em valores mais alcalinos as regiões próximas aos resíduos de triptofano da proteína interagem mais com o meio. No entanto, ensaios de espalhamento de luz dinâmico indicaram formação de oligômeros em todos os pHs testados, havendo picos monodispersos, indicando a capacidade de cristalização da proteína em todas as condições. No entanto, imagens de microscopia revelam que os arranjos formados nessas condições não estão de acordo com o normalmente observado na superfície celular desse organismo, algo que foi somente possível em condições de alta salinidade. A concentração de íons de sódio, magnésio e cálcio no meio afeta a estrutura secundária e terciária da proteína, influenciando assim a sua propriedade de auto-arranjo. Nos ensaios de Langmuir-Blodgett, foi observada a cristalização das proteínas sobre as diferentes superfícies lipídicas, sugerindo assim um possível potencial no uso dessas proteínas para produção de envelopes celulares artificiais. Foi também possível a expressão de proteínas de camada S de H. volcanii em E. coli. / The presence of a protein surface layer, known as the S-layer, is commonly found in prokaryotic cell envelopes. This layer is composed of proteins that self-assemble into a paracrystalline surface structure, a property that has been extensively used in biotechnological research. Despite its detection in almost all archaea described to date, there are very few reports in the literature using these proteins for applied purposes. Furthermore, studies describing structural aspects of these proteins are scarce. Thus, the objective of the present study was to investigate the structural properties of the Haloferax volcanii S-layer protein, use them for production of biomimetic S-layer supported lipid platforms and heterologous expression of S-layer fusion proteins in E. coli. The S-layer proteins were purified directly from H. volcanii cells and their structural properties were evaluated through dynamic light scattering, circular dichroism and fluorescence spectroscopy. Transmission electron microscopy was used for analyses of the protein’s self-assembly properties as well as H. volcanii cell envelope preparations. Lipid monolayers using DPPE, DPPC and DPhPE were produced through Langmuir-Blodgett. The protein’s secondary structure is affected by pH values in the medium, with higher beta sheet detection in more alkaline values. This factor also affects the protein’s tertiary structure, with higher tryptophan exposure to the environment in higher pH. Dynamic light scattering essays revealed oligomer formation in all pH values evaluated, indicating that the protein’s self-assembly process occurs in these conditions. However, micrograph images showed that these oligomers do not resemble the lattice found on the H. volcanii cell surface, and correct lattice formation was only achieved in higher salt concentrations. The concentrations of sodium, magnesium and calcium ions in the environment affect the protein’s secondary and tertiary structures, which influences the protein’s functional properties. On the Langmuir-Blodgett essays, an increase of surface pressure was detected on all lipid monolayers tested, indicating a potential use of the H. volcanii S-layer proteins in artificial lipid platform production. It was also possible to isolate the protein’s encoding gene and heterologous protein expression was successful in E. coli cells.