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Thesis (Ph. D.)--University of Wisconsin--Madison, 1970. / Typescript. Vita. eContent provider-neutral record in process. Description based on print version record. Includes bibliographical references.

Foi realizado um programa de seqüenciamento de cDNAs obtidos de bibliotecas da fase de germinação do fungo aquático Blastocladiella emersonii. Os dados gerados, em conjunto com o projeto de seqüenciamento de cDNAs da fase de esporulação do fungo, permitiram a descoberta de aproximadamente 4.900 genes diferentes de B. emersonii (Ribichich et al., 2005). Os genes putativos foram anotados e associados com as categorias funcionais descritas pelo Gene Ontology Consortium e encontram-se na base de dados http://www.blasto.iq.usp.br. O perfil de expressão dos genes foi avaliado por Northern digital e vários transcritos apresentaram perfil de expressão regulado durante a germinação. Numa segunda etapa deste trabalho, cerca de 3.600 genes putativos de B. emersonii foram arranjados em lâminas de vidro e empregados como sondas para a investigação da expressão gênica global em células de diferentes tempos após a indução da germinação. Analisamos ainda, as diferenças entre a germinação induzida em meio nutriente e a germinação em solução inorgânica, na qual os indutores efetivos da germinação foram adenina ou íons potássio. Na germinação em meio nutriente mais de 900 genes, cerca de 26% do total presente nos micro-arranjos, mostraram-se diferencialmente expressos em pelo menos um dos tempos analisados. Foram induzidos durante a germinação, principalmente, genes envolvidos no crescimento celular, incluindo biossíntese de proteínas, transcrição e ativação do metabolismo energético. No entanto, estes genes não foram induzidos quando a germinação ocorreu em solução inorgânica. Verificamos ainda que vários transcritos envolvidos com a percepção do meio extracelular e com a sinalização celular, codificando proteínas necessárias para disparar o programa de germinação, encontram-se presentes nos zoósporos. Além disso, observamos que alguns dos transcritos encontrados nos zoósporos foram reprimidos na germinação em meio nutriente, mas mantiveram níveis elevados de expressão quando a germinação foi feita em solução inorgânica, indicando que os nutrientes exercem um papel importante na regulação da expressão de determinados genes nesta fase do desenvolvimento. / We conducted large scale cDNA sequencing from libraries obtained using RNA from germinating cells of the aquatic fungus Blastocladiella emersonii. Data obtained in this work, along with cDNAs from sporulating cells, lead to the discovery of nearly 4.900 different genes from B. emersonii (Ribichich et al., 2005). The putative genes were annotated and associated with the functional categories described by the Gene Ontology Consortium and are available at the web site http://www.blasto.iq.usp.br. The expression patterns of these genes were evaluated by digital Northern analysis and we detected several transcripts that presented expression profile regulated during germination. In a second approach, nearly 3.600 putative genes from B. emersonii were spotted into glass slides and used as probes to investigate the global gene expression pattern in cells isolated at different times after induction of germination. We also analyzed the differences between the germination triggered in nutrient medium and the germination in inorganic solution, in which the effective inducers of germination were either adenine or potassium ions. More than 900 genes were differentially expressed during germination in nutrient medium in at least one of the time points analyzed, which correspond to 26 % of the total genes in the microarrays. The genes induced during this process were mainly those involved in cellular growth, including protein biosynthesis, transcription and energetic metabolism. However, these genes were not induced when germination occurred in inorganic solution. In addition, we verified that many transcripts involved in sensing the environment and also in signal transduction, encoding proteins necessary to trigger the germination program, were present in the zoospores. Another finding is that some of the transcripts found in zoospores were repressed when germination proceeded in nutrient medium, but were maintained at high levels when germination occurred in inorganic solution, suggesting that nutrients exert an important role in regulating the expression of some genes in this stage of development.

O único gene para Calmodulina (CaM) e o cDNA correspondente do quitridiomiceto Blastocladiella emersonii foram isolados e caracterizados. O gene CaM é interrompido por três introns e transcrito como uma única espécie de mRNA de 0,7 kb, codificando uma proteína 91% idêntica à CaM humana. A Calmodulina de B. emersonii foi expressa em Escherichia coli como uma proteína de fusão com Glutationa-S-transferase (GST), purificada por cromatografia de afinidade e clivada da porção GST usando uma protease sítio específico. Na presença de Ca2+, a CaM de B. emersonii exibiu uma alteração na mobilidade eletroforética semelhante à CaM bovina e foi capaz de ativar a autofosforilação da proteína quinase dependente de Ca+2-CaM (CaMKII) de cérebro de rato. A expressão da Calmodulina é regulada durante o desenvolvimento em B. emersonii, o mRNA da CaM e a concentração da proteína aumentam durante a esporulação atingindo um nível máximo antes da liberação dos zoósporos no meio, no final deste estágio. Os níveis da proteína e do mRNA decrescem drasticamente no estágio de zoósporo aumentando novamente durante a germinação. Os antagonistas de CaM, composto 48/80, calmidazolium e W7 inibiram completamente a esporulação de B. emersonii quando adicionados às culturas pelo menos 120, 150 e 180 min após a indução, respectivamente. Todas estas drogas também inibiram o crescimento e a produção de zoósporos neste fungo. O bloqueador de canais de Ca+2 , TMB-8, e o inibidor de CaMKII KN93 inibiram completamente a esporulação quando adicionados até 60 minutos após a indução deste estágio, porém apenas KN93 afetou o crescimento do fungo. Os dados apresentados sugerem que o complexo Ca+2-CaM e a CaMKII têm um papel importante durante o crescimento e esporulação em B. emersonii. / The single Calmodulin (CaM) gene and the corresponding cDNA of the chytridiomycete Blastocladiella emersonii were isolated and characterized. The CaM gene is interrupted by three introns and transcribed in a single 0,7 kb mRNA species, encoding a predicted protein 91% identical to the human CaM. B. emersonii CaM has been expressed in Escherichia coli as a fusion protein with Gluthatione-S-transferase (GST), and purified by affinity chromatography and cleavage from the GST portion using a site-specific protease. In the presence of Ca2+, B. emersonii CaM exhibited a shift in apparent Mr similar to that observed with bovine CaM and was able to activate the autophosphorylation of CaM-dependent protein kinase II (CaMKII) from rat brain. CaM expression is developmentally regulated in B. emersonii, CaM mRNA and protein concentrations increasing during sporulation with maximum levels observed prior to the release of the zoospores to the medium at the end of this stage. Both CaM protein and mRNA levels decrease drastically at the zoospore stage, increasing again during germination. The CaM antagonists, compound 48/80, calmidazolium, and W7 were shown to completely inhibit B. emersonii sporulation when added to the cultures at least 120, 150 and 180 min after induction, respectively. All these drugs also inhibited growth and zoospore production in this fungus. The Ca2+ channel blocker TMB-8 and the CaMKII inhibitor KN93 completely inhibited sporulation if added up to 60 min after induction of this stage, but only KN93 affected fungal growth. The data presented suggest that Ca2+-CaM complex and CaMKII play an important role during growth and sporulation in B. emersonii.

Foi realizado um programa de seqüenciamento de cDNAs obtidos de bibliotecas da fase de germinação do fungo aquático Blastocladiella emersonii. Os dados gerados, em conjunto com o projeto de seqüenciamento de cDNAs da fase de esporulação do fungo, permitiram a descoberta de aproximadamente 4.900 genes diferentes de B. emersonii (Ribichich et al., 2005). Os genes putativos foram anotados e associados com as categorias funcionais descritas pelo Gene Ontology Consortium e encontram-se na base de dados http://www.blasto.iq.usp.br. O perfil de expressão dos genes foi avaliado por Northern digital e vários transcritos apresentaram perfil de expressão regulado durante a germinação. Numa segunda etapa deste trabalho, cerca de 3.600 genes putativos de B. emersonii foram arranjados em lâminas de vidro e empregados como sondas para a investigação da expressão gênica global em células de diferentes tempos após a indução da germinação. Analisamos ainda, as diferenças entre a germinação induzida em meio nutriente e a germinação em solução inorgânica, na qual os indutores efetivos da germinação foram adenina ou íons potássio. Na germinação em meio nutriente mais de 900 genes, cerca de 26% do total presente nos micro-arranjos, mostraram-se diferencialmente expressos em pelo menos um dos tempos analisados. Foram induzidos durante a germinação, principalmente, genes envolvidos no crescimento celular, incluindo biossíntese de proteínas, transcrição e ativação do metabolismo energético. No entanto, estes genes não foram induzidos quando a germinação ocorreu em solução inorgânica. Verificamos ainda que vários transcritos envolvidos com a percepção do meio extracelular e com a sinalização celular, codificando proteínas necessárias para disparar o programa de germinação, encontram-se presentes nos zoósporos. Além disso, observamos que alguns dos transcritos encontrados nos zoósporos foram reprimidos na germinação em meio nutriente, mas mantiveram níveis elevados de expressão quando a germinação foi feita em solução inorgânica, indicando que os nutrientes exercem um papel importante na regulação da expressão de determinados genes nesta fase do desenvolvimento. / We conducted large scale cDNA sequencing from libraries obtained using RNA from germinating cells of the aquatic fungus Blastocladiella emersonii. Data obtained in this work, along with cDNAs from sporulating cells, lead to the discovery of nearly 4.900 different genes from B. emersonii (Ribichich et al., 2005). The putative genes were annotated and associated with the functional categories described by the Gene Ontology Consortium and are available at the web site http://www.blasto.iq.usp.br. The expression patterns of these genes were evaluated by digital Northern analysis and we detected several transcripts that presented expression profile regulated during germination. In a second approach, nearly 3.600 putative genes from B. emersonii were spotted into glass slides and used as probes to investigate the global gene expression pattern in cells isolated at different times after induction of germination. We also analyzed the differences between the germination triggered in nutrient medium and the germination in inorganic solution, in which the effective inducers of germination were either adenine or potassium ions. More than 900 genes were differentially expressed during germination in nutrient medium in at least one of the time points analyzed, which correspond to 26 % of the total genes in the microarrays. The genes induced during this process were mainly those involved in cellular growth, including protein biosynthesis, transcription and energetic metabolism. However, these genes were not induced when germination occurred in inorganic solution. In addition, we verified that many transcripts involved in sensing the environment and also in signal transduction, encoding proteins necessary to trigger the germination program, were present in the zoospores. Another finding is that some of the transcripts found in zoospores were repressed when germination proceeded in nutrient medium, but were maintained at high levels when germination occurred in inorganic solution, suggesting that nutrients exert an important role in regulating the expression of some genes in this stage of development.

Centrinas são proteínas componentes essenciais nos centro organizadores de microtubulos em diversos organismos. Pertencem à família das proteínas EF-Hand ligantes de cálcio e podem ser divididas em duas subfamílias: uma definida pela centrina da alga Chlamydomonas reinhardtii CrCenp, associada a funções contráteis, e a outra pela centrina da levedura Saccharomices cerevisiae ScCdc31p, relacionada a duplicação de centros mitóticos. Curiosamente o fungo Blastocladiella emersonii possui duas formas de centrinas em seu genoma : BeCen1 mais parecida com a CrCenp, e BeCen3 com a ScCdc31p, enquanto todos os outros fungos já descritos possuem apenas uma forma, pertencente ao grupo ScCdc31p. Diante desse fato curioso, descrito em 2005, estudos estruturais e termodinâmicos comparativos entre as proteínas recombinantes BeCen1 e BeCen3, foram desenvolvidos para identificar e caracterizar diferenças relevantes, que pudessem justificar a presença dessas duas proteínas no fungo Blatocladiella emersonii. Ambas as centrinas foram expressas em E. coli e purificadas por cromatografia, resultando em um rendimento de aproximadamente 5mg/l. Analises estruturais foram realizadas utilizando técnicas de dicroísmo circular (CD) , fluorescência, espalhamento de luz (DLS e RALS), microscopias de força atômica (AFM) e eletrônica de transmissão (MET). Por calorimetria de titulação isotérmica (ITC) parâmetros termodinâmicos foram obtidos para BeCen1 e BeCen3 em relação a ligação de cálcio. Ambas apresentaram conteúdo predominante de hélices alfa e diferenças físico-químicas e estruturais marcantes. BeCen1, após desnaturação a 90ºC e deixada a temperatura de 4°C por 24 horas horas, mostrou um espectro de CD compatível com um processo de reenovelamento; a TM foi de 42°C e aumentou cerca de 4°C na forma holo; os espectros de CD são modificados na presença de cálcio, mostrando uma forma característica de movimentação de hélices das proteínas ligantes de cálcio; pelos dados obtidos por ITC liga cálcio em três sítios EF-Hand por uma reação endotérmica; na presença de magnésio apresentou mudanças conformacionais, compatíveis com a ligação deste nos sítios de cálcio; a partir de 40°C é observado um processo de agregação chegando a formação de filamentos, que foram visualizados por AFM e MET. BeCen3 após ser desnaturada e colocada nas mesmas condições de BeCen1, permanece desnaturada; A TM é de 49°C e aumentou em aproximadamente 5°C na forma holo; os espectros de CD, na presença de cálcio, apresentam aspectos característicos de movimentação de -hélices das proteínas ligantes de cálcio; liga cálcio em apenas dois sítios EF-Hand por uma reação exotérmica, sofre mudanças conformacionais na presença de magnésio e a partir de 30°C já sofre um processo de agregação, formando filamentos. Neste trabalho foi estabelecido o primeiro protocolo para a expressão e purificação das centrinas de B. emersonii, além dos estudos de caracterização estrutural e termodinâmica destas proteínas. O estudo também foi pioneiro quanto a obtenção de imagens no processo de formação de filamentos destas centrinas na ausência de cálcio. As centrinas de B. emersonii apresentam diferenças importantes nas respostas em função da presença de cálcio e também do magnésio. Os dados obtidos são fortes indicativos que estas centrinas têm mecanismos de ação diferentes dentro do fungo B. emersonii. / Centrin proteins are essential component of the microtubule organizing centers in a large range of organisms. They belong to the EF-Hand calcium binding proteins family e can be divided in two subfamilies: one defined by the green algae Chlamydomonas reinhardtii CrCenp, related to contractile functions and the other centrin of the yeast Saccharomices cerevisiae ScCdc31p, related to duplication of centrossome mitotic centers. Interesantly, Blastocladiella emersonii fungus posses two centrin forms in it genome: BeCen1 closely related to CrCenp and BeCen3 closely related to ScCdc31p. All other known fungus have only one form of centrin: ScCdc31p. With this curious finding, described in 2005, compared structural and thermodynamics studies between recombinant proteins BeCen1 and BeCen3 were performed, in attempt to identify relevant differences that could explain the presence of two forms of centrins in this fungus. Both centrins were expressed in E. coli and purified by chromatography resulting in 5mg/l protein yield. Structural analyses were performed with circular dichroism (CD), fluorescence, light scattering (DLS AND RALS), atomic force microscopy (AFM) and transmission electronic microscopy (TEM). Using isothermal titration calorimetry (ITC) thermodynamics parameters about the calcium binding were defined. Both showed alpha helix predominant content and structural physical-chemistry differences. After denaturation at 90°C and cooled overnight at 4°C, BeCen1 showed a CD spectrum consistent to a renaturation process; the calculated TM was 42°C and raised 4°C in the holo state; CD spectra were modified under calcium presence showing characteristics changes of calcium binding proteins; ITC data exhibited tree calcium binding motifs through an endothermic reaction and the presence of magnesium also showed conformational changes; From 40°C a aggregation process leading to filament formation was observed and visualized with AFM and TEM. After denaturation at 90°C and cooled overnight at 4°C, BeCen3 remained denaturated; Calculated TM was 49°C and raised 5°C in the holo state; CD spectra were modified under calcium presence showing characteristics changes of calcium binding proteins; ITC data exhibited only two calcium binding motifs through an exothermic reaction and the presence of magnesium also showed conformational changes; From 30°C BeCen3 already suffered a aggregation process forming filaments. In this study it was established the first expression and purification protocol for B. emersonii centrins, besides the structural and thermodynamic characterization of these proteins. This is the first study containing filaments images of the centrins of B. emersonii. These centrins showed important response differences in calcium and magnesium binding. All the obtained data are strong indications that the two centrins have distinct functions in the fungus.

A proteína de choque térmico Hsp90 é uma chaperone molecular encontrada no citosol. O cDNA incompleto desta proteína foi isolado de uma biblioteca construída a partir de mRNA de células de esporulação de B. emersonii submetidas a choque térmico. Um clone genômico contendo a seqüência completa do gene hsp90 também foi isolado, seqüenciado e caracterizado. A região codificadora do gene hsp90 é interrompida por um único íntron de 184 nucleotídeos. A seqüência de aminoácidos deduzida indicou uma proteína de 71 O resíduos, com massa molecular calculada de 80.792 Da e um pl médio de 4,85. Experimentos de extensão de oligonucleotídeo e RACE-PCR demonstraram um sítio único de início de transcrição localizado a -65 e -70 nucleotídeos do ATG da metionina iniciadora, respectivamente. Motivos similares ao consenso do elemento de choque térmico eucariótico (HSE) e do elemento responsivo a estresse (STRE) foram encontrados na região promotora do gene a -395 e -98 nucleotídeos do ATG, respectivamente. Experimentos de \"Northern blot\" revelaram que o mRNA para a Hsp90 apresenta níveis máximos aos 90 minutos da fase de esporulação do fungo. Análise por \"western blot\" mostrou que a proteína Hsp90 está presente durante todo o ciclo de vida do fungo e os níveis máximos de acúmulo foram observados aos 90 minutos da esporulação, indicando um controle transcricional do gene. Tanto a proteína quanto o mRNA são altamente induzidos quando as células são submetidas a choque térmico e a cádmio. As proteínas Hsp60 e Hsp10 são chaperones moleculares mitocondriais (chaperoninas). Os cDNAs completos destas proteínas foram isolados e totalmente seqüenciados. A seqüência de aminoácidos deduzida da Hsp60 corresponde a uma proteína de 559 resíduos, com massa molecular calculada em 58.741 Da e um pl médio de 8, 7. Experimentos de \"Northern blot\" revelaram que o mRNA para Hsp60 tem níveis máximos de expressão aos 90 minutos da esporulação. Análise por \"western blot\" mostrou que a Hsp60 está presente durante todo o ciclo de vida do fungo, com níveis máximos da proteína 90 minutos após a indução da esporulação. Tanto a proteína quanto o mRNA são bastante induzidos quando as células são submetidas ao choque térmico. A seqüência de aminoácidos deduzida da Hsp10 corresponde um polipeptídeo de 101 resíduos com massa molecular calculada em 10.688 Da e um pl médio de 6,25. Experimentos de \"Northern blot\" revelaram que o mRNA para Hsp10 tem níveis máximos de expressão aos 120 minutos da germinação e é bastante induzido quando as células são submetidas ao choque térmico. / The heat shock protein 90 (Hsp90) is a cytosolic molecular chaperone. The incomplete cDNA of this protein was isolated by immunoblot screening of a heat shock cDNA expression library. The complete genomic clone was also isolated and completely sequenced and characterized. The coding sequence is interrupted by a single intron with 184 nucleotides. The deduced amino acid sequence corresponds to a 710-residue polypeptide with a calculated molecular mass of 80,792 Da and an average pl of 4.85. Primer extension and RACE-PCR experiments demonstrated a single transcription start site localized -65 and -70 nucleotides from de ATG of the initiator methionine, respectively. Sequence motifs resembling the standard eukaryotic heat shock element (HSE) and the stress responsive element (STRE) were evident in the regulatory region -395 and -98 nucleotides from de ATG, respectively. Northern blot analysis revealed that the Hsp90 mRNA presents maximum levels by 90 minutes of the sporulation stage. Immunoblot analysis indicated that the Hsp90 is present during the entire life cycle of the fungus and maximum levels were observed 90 minutes after the induction of sporulation, indicating a transcriptional control. During heat shock both the mRNA and the Hsp90 protein are highly induced. Proteins Hsp60 and Hsp10, are mitochondrial molecular chaperones (chaperonines). The complete cDNAs encoding these proteins were and completely sequenced. The deduced amino acid sequence for Hsp60 corresponds to a 559-residue polypeptide with a calculated molecular mass of 58,741 Da and an average pl of 8.7. Immunoblot analysis showed that Hsp60 is present during the entire life cycle of the fungus and presents maximum levels by 90 minutes of the sporulation. Northern blot analysis indicated maximum levels of the Hsp60 mRNA by 90 minutes of sporulation too. Both mRNA and the protein are highly induced during heat shock. The deduced amino acid sequence for Hsp10 corresponds to a 101-residue polypeptide with a calculated molecular mass of 10,688 Da and an average pl of 6.25. Northern blot analysis indicated maximum mRNA levels by 120 minutes of germination and high levels of expression when the cells are exposed to heat shock.

Blastocladiella emersonii é um fungo aquático da classe dos quitridiomicetos, notável pelas mudanças morfogenéticas que ocorrem durante o seu ciclo de vida. Neste trabalho isolamos 8.495 seqüências expressas (ESTs) deste fungo, que representam 3.226 seqüências únicas putativas. Destas seqüências, 37% foram classificadas segundo o processo biológico onde estariam envolvidas, de acordo com o sistema de anotação do Gene Ontology (GO). Analisamos os perfis de expressão in silico das ESTs usando estatística Bayesiana e os resultados obtidos foram validados por Northern blot para sete perfis de expressão selecionados. Pudemos encontrar boa correlação entre vários padrões de expressão e determinados processos biológicos. Foram selecionadas algumas seqüências potencialmente envolvidas com a esporulação do fungo para melhor caracterização. Analisamos a expressão de dois genes codificando centrinas (BeCenl e BeCen2) pertencentes a subfamílias distintas. Centrinas são proteínas ligantes de cálcio envolvidas em diferentes processos como o direcionamento do aparelho flagelar e a duplicação dos centros organizadores de microtúbulos (MTOCs). Observamos que os níveis da proteína BeCenl, que não havia sido descrita em fungos, apresentam um máximo aos 150 min da esporulação, defasado do pico de expressão do seu mRNA que ocorre aos 90 min deste estágio. A proteína BeCen2 está presente em níveis constantes durante todo a ciclo de vida do fungo, embora o seu mRNA apresente um pico de expressão aos 120 min da esporulação. Experimentos de imunofluorescência localizaram a proteína BeCenl no citoplasma e no corpo basal do zoósporo. Estes dados sugerem que BeCenl atue na re-orientação e movimento dos corpos basais e BeCen2 na duplicação dos MTOCs. Investigamos também a expressão de dois genes codificando proteína-quinases dependentes de ciclina putativas (BeCdkl e BeCdk2). Apenas uma Cdk (Cdkl) foi descrita em fungos como diretamente envolvida no controle do ciclo celular. Ambos os genes apresentam expressão diferencial, com níveis máximos de mRNA para os dois casos aos 90 min da esporulação. Por outro lado, a proteína BeCdkl está presente durante todo o ciclo de vida do fungo e foi localizada no núcleo e no capacete nuclear dos zoósporos. Um transportador putativo de hexose (Bemst) foi também analisado, com base na regulação por glicose de genes envolvidos com o ciclo celular observada em eucariotos. Verificou-se que os níveis do mRNA de Bemst diminuem drasticamente durante a esporulação, mas glicose ou outras hexoses não afetaram a expressão de Bemst. / Blastocladiella emersonii is an aquatic fungus that belongs to the class of chytridiomycetes, notable for the morphogenetic processes which occur during its life cycle. In this work we have isolated 8,495 expressed sequence tags (ESTs) from this fungus, representing 3,226 putative unigenes. From these unigenes, 37% were classified into a biological process, as a result of Gene Ontology (GO) annotation. Furthermore, we analyzed the expression profile in silico of each transcript using Bayesian Statistics and seven of these profiles were validated by Northern blot analysis. In addition, we found a good correlation between several of these expression patterns and certain biological processes. Some ESTs potentially involved in the sporulation of the fungus were selected to be further characterized. We analyzed the expression of two genes encoding two centrins (BeCenl and BeCen2) of distinct subfamilies. Centrins are calcium-binding proteins involved in different processes such as basal body orientation and duplication of the microtubuleorganizing centers (MTOCs). The amount of BeCenl, a centrin ortholog not previously described in fungi, presents a maximum at 150 min of sporulation, whereas the peak of its mRNA occurs at 90 min of this stage. Protein BeCen2 presents constant levels during the entire life cycle of the fungus, even though its mRNA shows a peak of expression at 120 min of sporulation. In addition, immunofluorescent studies localized BeCenl in the cytoplasm and the basal body of zoospores. These results suggest that BeCenl plays a role in re-orientation and movement of basal bodies and BeCen2 in MTOCs duplication. We also investigated the expression of two genes encoding putative cyclin-dependent protein kinases (BeCdkl and BeCdk2). Only one type of Cdk (Cdkl) directly involved in cell cycle control has been described in other fungi. Both genes were found to be differentially expressed, with maximum mRNA levels being detected in either case at 90 min of sporulation. In contrast, BeCdk1 is present throughout the life cycle of the fungus and was immunolocalized in the nuc1eus and the nuclear cap of zoospores. A putative hexose transporter (Bemst) was also investigated, taking into account the regulation by glucose of cell cycle controlled genes in eukaryotes. We found that Bemst mRNA levels decrease drastically during sporulation, but glucose and other hexoses had no effect on Bemst expression.

Centrinas são proteínas componentes essenciais nos centro organizadores de microtubulos em diversos organismos. Pertencem à família das proteínas EF-Hand ligantes de cálcio e podem ser divididas em duas subfamílias: uma definida pela centrina da alga Chlamydomonas reinhardtii CrCenp, associada a funções contráteis, e a outra pela centrina da levedura Saccharomices cerevisiae ScCdc31p, relacionada a duplicação de centros mitóticos. Curiosamente o fungo Blastocladiella emersonii possui duas formas de centrinas em seu genoma : BeCen1 mais parecida com a CrCenp, e BeCen3 com a ScCdc31p, enquanto todos os outros fungos já descritos possuem apenas uma forma, pertencente ao grupo ScCdc31p. Diante desse fato curioso, descrito em 2005, estudos estruturais e termodinâmicos comparativos entre as proteínas recombinantes BeCen1 e BeCen3, foram desenvolvidos para identificar e caracterizar diferenças relevantes, que pudessem justificar a presença dessas duas proteínas no fungo Blatocladiella emersonii. Ambas as centrinas foram expressas em E. coli e purificadas por cromatografia, resultando em um rendimento de aproximadamente 5mg/l. Analises estruturais foram realizadas utilizando técnicas de dicroísmo circular (CD) , fluorescência, espalhamento de luz (DLS e RALS), microscopias de força atômica (AFM) e eletrônica de transmissão (MET). Por calorimetria de titulação isotérmica (ITC) parâmetros termodinâmicos foram obtidos para BeCen1 e BeCen3 em relação a ligação de cálcio. Ambas apresentaram conteúdo predominante de hélices alfa e diferenças físico-químicas e estruturais marcantes. BeCen1, após desnaturação a 90ºC e deixada a temperatura de 4°C por 24 horas horas, mostrou um espectro de CD compatível com um processo de reenovelamento; a TM foi de 42°C e aumentou cerca de 4°C na forma holo; os espectros de CD são modificados na presença de cálcio, mostrando uma forma característica de movimentação de hélices das proteínas ligantes de cálcio; pelos dados obtidos por ITC liga cálcio em três sítios EF-Hand por uma reação endotérmica; na presença de magnésio apresentou mudanças conformacionais, compatíveis com a ligação deste nos sítios de cálcio; a partir de 40°C é observado um processo de agregação chegando a formação de filamentos, que foram visualizados por AFM e MET. BeCen3 após ser desnaturada e colocada nas mesmas condições de BeCen1, permanece desnaturada; A TM é de 49°C e aumentou em aproximadamente 5°C na forma holo; os espectros de CD, na presença de cálcio, apresentam aspectos característicos de movimentação de -hélices das proteínas ligantes de cálcio; liga cálcio em apenas dois sítios EF-Hand por uma reação exotérmica, sofre mudanças conformacionais na presença de magnésio e a partir de 30°C já sofre um processo de agregação, formando filamentos. Neste trabalho foi estabelecido o primeiro protocolo para a expressão e purificação das centrinas de B. emersonii, além dos estudos de caracterização estrutural e termodinâmica destas proteínas. O estudo também foi pioneiro quanto a obtenção de imagens no processo de formação de filamentos destas centrinas na ausência de cálcio. As centrinas de B. emersonii apresentam diferenças importantes nas respostas em função da presença de cálcio e também do magnésio. Os dados obtidos são fortes indicativos que estas centrinas têm mecanismos de ação diferentes dentro do fungo B. emersonii. / Centrin proteins are essential component of the microtubule organizing centers in a large range of organisms. They belong to the EF-Hand calcium binding proteins family e can be divided in two subfamilies: one defined by the green algae Chlamydomonas reinhardtii CrCenp, related to contractile functions and the other centrin of the yeast Saccharomices cerevisiae ScCdc31p, related to duplication of centrossome mitotic centers. Interesantly, Blastocladiella emersonii fungus posses two centrin forms in it genome: BeCen1 closely related to CrCenp and BeCen3 closely related to ScCdc31p. All other known fungus have only one form of centrin: ScCdc31p. With this curious finding, described in 2005, compared structural and thermodynamics studies between recombinant proteins BeCen1 and BeCen3 were performed, in attempt to identify relevant differences that could explain the presence of two forms of centrins in this fungus. Both centrins were expressed in E. coli and purified by chromatography resulting in 5mg/l protein yield. Structural analyses were performed with circular dichroism (CD), fluorescence, light scattering (DLS AND RALS), atomic force microscopy (AFM) and transmission electronic microscopy (TEM). Using isothermal titration calorimetry (ITC) thermodynamics parameters about the calcium binding were defined. Both showed alpha helix predominant content and structural physical-chemistry differences. After denaturation at 90°C and cooled overnight at 4°C, BeCen1 showed a CD spectrum consistent to a renaturation process; the calculated TM was 42°C and raised 4°C in the holo state; CD spectra were modified under calcium presence showing characteristics changes of calcium binding proteins; ITC data exhibited tree calcium binding motifs through an endothermic reaction and the presence of magnesium also showed conformational changes; From 40°C a aggregation process leading to filament formation was observed and visualized with AFM and TEM. After denaturation at 90°C and cooled overnight at 4°C, BeCen3 remained denaturated; Calculated TM was 49°C and raised 5°C in the holo state; CD spectra were modified under calcium presence showing characteristics changes of calcium binding proteins; ITC data exhibited only two calcium binding motifs through an exothermic reaction and the presence of magnesium also showed conformational changes; From 30°C BeCen3 already suffered a aggregation process forming filaments. In this study it was established the first expression and purification protocol for B. emersonii centrins, besides the structural and thermodynamic characterization of these proteins. This is the first study containing filaments images of the centrins of B. emersonii. These centrins showed important response differences in calcium and magnesium binding. All the obtained data are strong indications that the two centrins have distinct functions in the fungus.

A proteína de choque térmico Hsp90 é uma chaperone molecular encontrada no citosol. O cDNA incompleto desta proteína foi isolado de uma biblioteca construída a partir de mRNA de células de esporulação de B. emersonii submetidas a choque térmico. Um clone genômico contendo a seqüência completa do gene hsp90 também foi isolado, seqüenciado e caracterizado. A região codificadora do gene hsp90 é interrompida por um único íntron de 184 nucleotídeos. A seqüência de aminoácidos deduzida indicou uma proteína de 71 O resíduos, com massa molecular calculada de 80.792 Da e um pl médio de 4,85. Experimentos de extensão de oligonucleotídeo e RACE-PCR demonstraram um sítio único de início de transcrição localizado a -65 e -70 nucleotídeos do ATG da metionina iniciadora, respectivamente. Motivos similares ao consenso do elemento de choque térmico eucariótico (HSE) e do elemento responsivo a estresse (STRE) foram encontrados na região promotora do gene a -395 e -98 nucleotídeos do ATG, respectivamente. Experimentos de \"Northern blot\" revelaram que o mRNA para a Hsp90 apresenta níveis máximos aos 90 minutos da fase de esporulação do fungo. Análise por \"western blot\" mostrou que a proteína Hsp90 está presente durante todo o ciclo de vida do fungo e os níveis máximos de acúmulo foram observados aos 90 minutos da esporulação, indicando um controle transcricional do gene. Tanto a proteína quanto o mRNA são altamente induzidos quando as células são submetidas a choque térmico e a cádmio. As proteínas Hsp60 e Hsp10 são chaperones moleculares mitocondriais (chaperoninas). Os cDNAs completos destas proteínas foram isolados e totalmente seqüenciados. A seqüência de aminoácidos deduzida da Hsp60 corresponde a uma proteína de 559 resíduos, com massa molecular calculada em 58.741 Da e um pl médio de 8, 7. Experimentos de \"Northern blot\" revelaram que o mRNA para Hsp60 tem níveis máximos de expressão aos 90 minutos da esporulação. Análise por \"western blot\" mostrou que a Hsp60 está presente durante todo o ciclo de vida do fungo, com níveis máximos da proteína 90 minutos após a indução da esporulação. Tanto a proteína quanto o mRNA são bastante induzidos quando as células são submetidas ao choque térmico. A seqüência de aminoácidos deduzida da Hsp10 corresponde um polipeptídeo de 101 resíduos com massa molecular calculada em 10.688 Da e um pl médio de 6,25. Experimentos de \"Northern blot\" revelaram que o mRNA para Hsp10 tem níveis máximos de expressão aos 120 minutos da germinação e é bastante induzido quando as células são submetidas ao choque térmico. / The heat shock protein 90 (Hsp90) is a cytosolic molecular chaperone. The incomplete cDNA of this protein was isolated by immunoblot screening of a heat shock cDNA expression library. The complete genomic clone was also isolated and completely sequenced and characterized. The coding sequence is interrupted by a single intron with 184 nucleotides. The deduced amino acid sequence corresponds to a 710-residue polypeptide with a calculated molecular mass of 80,792 Da and an average pl of 4.85. Primer extension and RACE-PCR experiments demonstrated a single transcription start site localized -65 and -70 nucleotides from de ATG of the initiator methionine, respectively. Sequence motifs resembling the standard eukaryotic heat shock element (HSE) and the stress responsive element (STRE) were evident in the regulatory region -395 and -98 nucleotides from de ATG, respectively. Northern blot analysis revealed that the Hsp90 mRNA presents maximum levels by 90 minutes of the sporulation stage. Immunoblot analysis indicated that the Hsp90 is present during the entire life cycle of the fungus and maximum levels were observed 90 minutes after the induction of sporulation, indicating a transcriptional control. During heat shock both the mRNA and the Hsp90 protein are highly induced. Proteins Hsp60 and Hsp10, are mitochondrial molecular chaperones (chaperonines). The complete cDNAs encoding these proteins were and completely sequenced. The deduced amino acid sequence for Hsp60 corresponds to a 559-residue polypeptide with a calculated molecular mass of 58,741 Da and an average pl of 8.7. Immunoblot analysis showed that Hsp60 is present during the entire life cycle of the fungus and presents maximum levels by 90 minutes of the sporulation. Northern blot analysis indicated maximum levels of the Hsp60 mRNA by 90 minutes of sporulation too. Both mRNA and the protein are highly induced during heat shock. The deduced amino acid sequence for Hsp10 corresponds to a 101-residue polypeptide with a calculated molecular mass of 10,688 Da and an average pl of 6.25. Northern blot analysis indicated maximum mRNA levels by 120 minutes of germination and high levels of expression when the cells are exposed to heat shock.