Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Biologia Celular, 2007. / Submitted by Elna Araújo (elna@bce.unb.br) on 2009-11-27T17:48:52Z No. of bitstreams: 1 2007_CristianeTeresinhaCitadin.PDF: 832748 bytes, checksum: 688c6b38f2c1ae4b194876b2ad829e89 (MD5) / Rejected by Joanita Pereira(joanita), reason: Elna, está faltando o "Abstract" Joanita on 2009-11-27T17:50:34Z (GMT) / Submitted by Elna Araújo (elna@bce.unb.br) on 2009-11-27T18:02:10Z No. of bitstreams: 1 2007_CristianeTeresinhaCitadin.PDF: 832748 bytes, checksum: 688c6b38f2c1ae4b194876b2ad829e89 (MD5) / Approved for entry into archive by Joanita Pereira(joanita) on 2009-11-27T19:36:40Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2007_CristianeTeresinhaCitadin.PDF: 832748 bytes, checksum: 688c6b38f2c1ae4b194876b2ad829e89 (MD5) / Made available in DSpace on 2009-11-27T19:36:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2007_CristianeTeresinhaCitadin.PDF: 832748 bytes, checksum: 688c6b38f2c1ae4b194876b2ad829e89 (MD5) Previous issue date: 2007 / Ácidos graxos poliinsaturados ômega-3 são moléculas presentes em óleos que têm fundamental importância na manutenção da saúde humana, e precisam ser ingeridos na alimentação. Atenção especial é dada aos ácidos graxos poliinsaturados de cadeia longa (LCPUFAs) ômega-3 como o ácido eicosapentaenóico (EPA) e o ácido docosahexaenóico (DHA) devido à sua influência na prevenção e modulação de certas condições patológicas como a obesidade e doenças cardiovasculares e pela sua essencialidade no desenvolvimento do cérebro e retina. A principal fonte desses LCPUFAs são peixes, em especial os de águas marinhas frias e profundas. Estudos têm mostrado que esses óleos presentes nos peixes provêm da ingestão de organismos que constituem o zooplâncton, os quais têm as microalgas produtoras de LCPUFAs como seu principal alimento. Dentre as microalgas produtoras de altos perfis de EPA e DHA estão as diatomáceas, que, por esse motivo, se destacam para o estudo da rota biossintética de ácidos graxos poliinsaturados ômega-3 como uma fonte de genes. Com o objetivo de contribuir com o avanço do conhecimento de rotas de biossíntese de LCPUFAs, reportamos a análise parcial do genoma funcional da diatomácea Thalassiosira fluviatilis. Para tanto, foram confeccionadas duas bibliotecas de cDNA das diatomáceas produtoras de altos perfis de LCPUFAs, Thalassiosira fluviatilis e Chaetoceros muelleri e temos como meta futura realizar análise comparativa do genoma funcional das duas microalgas junto a outras informações de genoma funcional de algas já reportadas. Adicionalmente, buscando gerar ferramentas moleculares que possam ser utilizadas na produção de plantas oleaginosas capazes de produzir LCPUFAs por meio de transgenia, reportamos a clonagem e caracterização do gene codificador da enzima Δ6-dessaturase, a primeira enzima envolvida na biossíntese de EPA e DHA, responsável pela produção de ácido estearidônico, intermediário ao EPA produzido a partir do ácido α- linolenico. O cDNA usado para confeccionar a biblioteca de T. fluviatilis foi usado como template para amplificar e isolar o gene da Δ6-dessaturase por meio das técnicas de PCR e RACE. O gene obtido contém uma ORF de 1455 nucleotídeos, que codifica uma proteína putativa de 484 resíduos de aminoácidos. A seqüência total inclui uma região 3´ UTR de 120 nucleotídeos. A proteína predita apresenta um domínio citocromo b5 fusionado à extremidade N-terminal e três motivos histidina-box conservados como em outras dessaturases descritas, apresentando também alta identidade com a Δ6-dessaturase de Thalassiosira pseudonana. Ao todo foram seqüenciadas 1920 ESTs da biblioteca de cDNA de T. fluviatilis na extremidade 5´ e em seguida validadas e analisadas no programa Sistema Genoma. Dessas, 1090 foram validadas gerando 775 clusters, compreendendo 628 singletons e 147 contigs. Dentre os clusters, 165 apresentaram identidade com proteínas depositadas no GenBank, 109 apresentaram identidade com seqüências nucleotídicas de T. pseudonana e 36 clusters tiveram identidade com seqüências ESTs do GenBank. Um total de 579 clusters não apresentou identidade com nenhuma seqüência dentre os bancos e algoritmos analisados, sendo exclusivas de T. fluviatilis. Na mesma análise foram encontrados 7 genes de enzimas envolvidas com metabolismo de ácidos graxos sendo que 4 deles compreendem enzimas envolvidas na biossíntese de ácidos graxos poliinsaturados ômega-3, mostrando que é possível encontrar genes desta rota por meio do seqüênciamento massivo e gerando informações para entendimento da via de síntese de ácidos graxos ômega-3 dessa microalga. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT / Omega 3 polyunsaturated fatty acids are molecules found in oils that are of fundamental importance in the maintenance of human health, that need to be consumed by the humans. Special attention is given to the omega 3 long chain polyunsaturated fatty acids (LCPUFAs), like eicosapentaenoic acid (EPA) and docosahexaenoic acid (DHA) due to their influence in the prevention and modulation of certain pathological conditions like obesity and cardiovascular diseases and by their essentiality to brain and retina development. The main sources of LCPUFAs are fishes, specially those of deep and cold marine waters. Several studies have demonstrated that these oils found in the fishes come from their zooplancton ingestion of organisms, which contain microalgae that produce large amounts of LCPUFAs. Among these microalgae are those of the diatomacea family, and due to these are good candidates for the study of the omega 3 biosynthetic pathway and corresponding genes. Here we report a partial functional genome analysis of the diatomacea Thalassiosira fluviatilis, with the objective of contributing to the further understanding of the biosynthetic pathway of LCPUFAs. To accomplish that, two cDNA libraries of two omega 3 diatomacea producers were constructed, Thalassiosira fluviatilis e Chaetoceros muelleri. It is our goal in the future to do a comparative functional genome analysis of the two microalgae with others reported in the literature. With the objective of generating molecular tools for molecular engineering of LCPUFAs in plants, we report the cloning and characterization of the gene encoding Δ6-desaturase, the first enzyme envolved in the synthesis of EPA and DHA, responsible for the production of the intermediate stearidonic acid from α- linolenic acid. T. fluviatilis cDNA, originally used to make the cDNA library, was used as a template to isolate and clone the gene encoding Δ6-desaturase using PCR and RACE approaches. The gene cloned has an ORF of 1455 nucleotides, encoding a putative protein of 484 aminoacid residues. The total sequence includes a 3´UTR of 120 nucleotides. The predicted protein has a cytochrome b5 domain fused at the N-terminal and three histidine-box conserved motifs as described in other desaturases; the predicted protein has also high identity with the Δ6-desaturase from Thalassiosira pseudonana. Regarding the analysis of the cDNA libray of T. fluviatilis, 1920 ESTs were ). Those, 1090 sequences were validated generating 775 clusters, comprehending 628 singletons and 147 contigs. Within the clusters, 165 presented identity with proteins deposited in the GenBank, 109 presented identity with nucleotide sequences of T. pseudonana and 36 clusters had identity with EST sequences from GenBank. A totality of 579 clusters did not have identity with any sequence within the bank and algorithms analyzed, being exclusives to T. fluviatilis. In the analysis were identified 07 genes envolved in the fatty acid metabolism, 04 of them been comprehending genes encoding enzymes envolved in the biosynthesis of omega 3 polyunsaturated fatty acids, indicating that it massive sequencing of EST is a good approach to cloning genes envolved in the omega 3 pathway in microalgae. sequenced starting from the 5´ end and the sequences validated and analyzed using the Program “Sistema Genoma” (www.genoma.embrapa.br).Those, 1090 sequences were validated generating 775 clusters, comprehending 628 singletons and 147 contigs. Within the clusters, 165 presented identity with proteins deposited in the GenBank, 109 presented identity with nucleotide sequences of T. pseudonana and 36 clusters had identity with EST sequences from GenBank. A totality of 579 clusters did not have identity with any sequence within the bank and algorithms analyzed, being exclusives to T. fluviatilis. In the analysis were identified 07 genes envolved in the fatty acid metabolism, 04 of them been comprehending genes encoding enzymes envolved in the biosynthesis of omega 3 polyunsaturated fatty acids, indicating that it massive sequencing of EST is a good approach to cloning genes envolved in the omega 3 pathway in microalgae.

Paraoxonase (PON) é uma família multigene de enzimas, a qual inclui PON1, PON2 e PON3. Investigações há mais de duas décadas vêm permitindo um melhor conhecimento da função dos genes da paraoxonase, em especial da PON1, no metabolismo de inseticidas organofosforados, lípides oxidados e medicamentos. O principal local de síntese da PON1 é o fígado, e no soro encontra-se mais comumentente associada à HDL-C. Exibe dois principais polimorfismos, posição 55 (L/M) e 192 (Q/R) que estão relacionados ao nível sérico e atividade enzimática respectivamente. A freqüência dos alelos do gene PON1 apresenta considerável variabilidade entre diferentes populações. São escassos os estudos sobre a PON2, porém sabe-se que é expressa em vários tecidos, sugerindo, dessa forma, que essa enzima tenha uma ação localizada (intracelular). Dois polimorfismos são os mais estudados no gene PON2, posições 148 (A/G) e 311 (C/S) e têm sido associados à numerosas condições fisiopatológicas como variações no metabolismo e níveis plasmáticos de lipoproteínas e glicose. Este trabalho tem por objetivos caracterizar as freqüências das mutações 192 (Q/R) e 55(L/M) no gene da PON1 e 311(C/S) e 148(A/G) no gene da PON2, bem como analisar a atividade das isoformas da enzima PON1 em uma população brasileira, da cidade de São Paulo, de diferentes origens étnicas. O estudo foi realizado entre 2005 e 2006 com 179 doadores de sangue, classificados etnicamente. Foi coletado sangue para extração do DNA genômico, para posterior determinação dos polimorfismos, através da técnica de PCR e soro para a determinação da atividade basal sérica da enzima paraoxonase. Os genótipos LL (46,4%) e LM (45,2%) na posição 55 (L55M) e QR (49,2%) na posição 192 (Q192R) do gene PON1 são os mais freqüentes na população total. Entre os doadores brancos, os genótipos mais freqüentes foram LM (51,9%) posição 55 e QR (45,6%) na posição 192. No caso dos doadores mulatos, LL (50,0%) e QR (52,8%) são os genótipos mais observados e para os doadores negros, os genótipos LL (69,7%) e QR (50,0%) nas posições 55 e 192 respectivamente. O alelo L é o mais freqüente nos três grupos étnicos, no entanto, em relação a freqüência alélica do polimorfismo da posição 192, o alelo Q predomina entre brancos e mulatos, já para os negros o alelo R é mais freqüente. No gene PON2, os genótipos mais freqüentes na população são AA (54,2%) na posição 148 (A148G) e CS (52,5%) na posição 311 (C311S). Quando comparadas as freqüências genotípicas do gene PON2 no polimorfismo da posição 148 (A/G) entre os três grupos étnicos, o genótipo AA foi o mais freqüente, em brancos (60,7%), mulatos (50,0%) e em negros (46,4%). Já para o polimorfismo da posição 311 (C/S), os doadores brancos têm o genótipo CS (46,8%) e SS (46,8%) como o de maior freqüência e nos doadores mulatos e negros o genótipo mais freqüente é CS com 56,9% e 57,1% respectivamente. Não houve diferença na distribuição alélica dos três grupos étnicos, sendo os alelos A e S os mais freqüentes. Em relação à atividade da enzima, as isoformas resultantes dos genótipos LL (posição 55) e RR (posição 192) apresentaram os valores das medianas significantemente maiores que as demais isoformas, sendo mais eficazes na hidrólise do paraoxon. / Paraoxonase (PON) is a multigene family of enzymes that include PON1, PON2 and PON3. Investigations at more than two decade coming to allow the best understanding of the function of the paraoxonase genes, in special of the PON1 in the metabolism organophosphate insecticides, oxidized lipids and drugs. The main place of PON1 synthesis is the liver, and in the serum is currently associated to HDL-C. Show two main polymorphisms, in the position 55 (L/M) and 192 (Q/R) that are relation with serum level and enzymatic activities, respectively. The allele frequency of PON1 genes shows variability in different populations. There is a few studies about PON2, but it is known that is expressed in many tissues, suggesting, the enzyme have a local action (intracellular). Two polymorphisms are the most studied in the PON2 gene, 148 (A/G) and 311 (C/S) positions and they have been associated to a lot of physiologic conditions like metabolisms chances and lipoprotein and glucose plasma level. This work have the objective to characterizer the frequency of 192 (Q/R) and 55 (L/M) mutation in the PON1 gene and 311 (C/S) e 148 (A/G) mutations in the PON2 gene as well as to analyze the enzyme PON isoform activity in the brazilian population of São Paulo City, in different ethnics groups. The study was realized during 2005 to 2006 in 179 blood donor classificated according to the ethnics. It was colleted the blood to DNA genomic extraction after to polymorphisms determination was utilized the PCR technique and the serum to determine the paraoxonase enzyme basal activity. The genotypes LL (46,4%) and LM (45,2%) in the 55 (L55M) positions and QR (49,2%) in the 192 (Q192R) position in the PON1 gene are the most frequently in the total population. Among the white donor, the genotypes most frequently were LM (51,9%) in the 55 position and QR (45,6%) in the 192 position. In mulatoes, LL (50,0%) and QR (52,8%) are the most observed genotypes and black donor, the genotypes LL (69,7%) and QR (50,0%) in the 55 and 192 positions, respectively. The L allele is the most frequently in the three ethnics groups, however, the relation of polymorphism allelic frequency in the position 192, the Q allele to predominate among mutates, and to the negroes the allele R is the most frequency. In the PON 2 gene, the most frequently genotypes are AA (54,2%) in the 148 (A148G) position and CS (52,5%) in the 311 (C311S) position. When they are compared with PON2 genotypes frequency in the polymorphisms of 148 (A/G) position among three etnics groups AA was the most frequently, in the white (60,7%), mulatoes (50,0%) and negroes (46,4%). To the polymorphisms at 311 (C/S) positions is the most frequently in white donors have a genotype CS (46,8%) and SS (46, 8%) and in the mulatoes and negroes donors the most frequency genotypes is CS with 56,9% and 57,1% respectively. There aren?t differences in the allelic distribution in the three ethnics groups, the A and S allelic are the most frequently. In relation to enzyme activity, the product of isoform to LL (55 position) and RR (192 position) genotypes to present the median level are significantly more than another isoforms, they are more efficient in the paraoxon hydrolyzes

Paraoxonase (PON) é uma família multigene de enzimas, a qual inclui PON1, PON2 e PON3. Investigações há mais de duas décadas vêm permitindo um melhor conhecimento da função dos genes da paraoxonase, em especial da PON1, no metabolismo de inseticidas organofosforados, lípides oxidados e medicamentos. O principal local de síntese da PON1 é o fígado, e no soro encontra-se mais comumentente associada à HDL-C. Exibe dois principais polimorfismos, posição 55 (L/M) e 192 (Q/R) que estão relacionados ao nível sérico e atividade enzimática respectivamente. A freqüência dos alelos do gene PON1 apresenta considerável variabilidade entre diferentes populações. São escassos os estudos sobre a PON2, porém sabe-se que é expressa em vários tecidos, sugerindo, dessa forma, que essa enzima tenha uma ação localizada (intracelular). Dois polimorfismos são os mais estudados no gene PON2, posições 148 (A/G) e 311 (C/S) e têm sido associados à numerosas condições fisiopatológicas como variações no metabolismo e níveis plasmáticos de lipoproteínas e glicose. Este trabalho tem por objetivos caracterizar as freqüências das mutações 192 (Q/R) e 55(L/M) no gene da PON1 e 311(C/S) e 148(A/G) no gene da PON2, bem como analisar a atividade das isoformas da enzima PON1 em uma população brasileira, da cidade de São Paulo, de diferentes origens étnicas. O estudo foi realizado entre 2005 e 2006 com 179 doadores de sangue, classificados etnicamente. Foi coletado sangue para extração do DNA genômico, para posterior determinação dos polimorfismos, através da técnica de PCR e soro para a determinação da atividade basal sérica da enzima paraoxonase. Os genótipos LL (46,4%) e LM (45,2%) na posição 55 (L55M) e QR (49,2%) na posição 192 (Q192R) do gene PON1 são os mais freqüentes na população total. Entre os doadores brancos, os genótipos mais freqüentes foram LM (51,9%) posição 55 e QR (45,6%) na posição 192. No caso dos doadores mulatos, LL (50,0%) e QR (52,8%) são os genótipos mais observados e para os doadores negros, os genótipos LL (69,7%) e QR (50,0%) nas posições 55 e 192 respectivamente. O alelo L é o mais freqüente nos três grupos étnicos, no entanto, em relação a freqüência alélica do polimorfismo da posição 192, o alelo Q predomina entre brancos e mulatos, já para os negros o alelo R é mais freqüente. No gene PON2, os genótipos mais freqüentes na população são AA (54,2%) na posição 148 (A148G) e CS (52,5%) na posição 311 (C311S). Quando comparadas as freqüências genotípicas do gene PON2 no polimorfismo da posição 148 (A/G) entre os três grupos étnicos, o genótipo AA foi o mais freqüente, em brancos (60,7%), mulatos (50,0%) e em negros (46,4%). Já para o polimorfismo da posição 311 (C/S), os doadores brancos têm o genótipo CS (46,8%) e SS (46,8%) como o de maior freqüência e nos doadores mulatos e negros o genótipo mais freqüente é CS com 56,9% e 57,1% respectivamente. Não houve diferença na distribuição alélica dos três grupos étnicos, sendo os alelos A e S os mais freqüentes. Em relação à atividade da enzima, as isoformas resultantes dos genótipos LL (posição 55) e RR (posição 192) apresentaram os valores das medianas significantemente maiores que as demais isoformas, sendo mais eficazes na hidrólise do paraoxon. / Paraoxonase (PON) is a multigene family of enzymes that include PON1, PON2 and PON3. Investigations at more than two decade coming to allow the best understanding of the function of the paraoxonase genes, in special of the PON1 in the metabolism organophosphate insecticides, oxidized lipids and drugs. The main place of PON1 synthesis is the liver, and in the serum is currently associated to HDL-C. Show two main polymorphisms, in the position 55 (L/M) and 192 (Q/R) that are relation with serum level and enzymatic activities, respectively. The allele frequency of PON1 genes shows variability in different populations. There is a few studies about PON2, but it is known that is expressed in many tissues, suggesting, the enzyme have a local action (intracellular). Two polymorphisms are the most studied in the PON2 gene, 148 (A/G) and 311 (C/S) positions and they have been associated to a lot of physiologic conditions like metabolisms chances and lipoprotein and glucose plasma level. This work have the objective to characterizer the frequency of 192 (Q/R) and 55 (L/M) mutation in the PON1 gene and 311 (C/S) e 148 (A/G) mutations in the PON2 gene as well as to analyze the enzyme PON isoform activity in the brazilian population of São Paulo City, in different ethnics groups. The study was realized during 2005 to 2006 in 179 blood donor classificated according to the ethnics. It was colleted the blood to DNA genomic extraction after to polymorphisms determination was utilized the PCR technique and the serum to determine the paraoxonase enzyme basal activity. The genotypes LL (46,4%) and LM (45,2%) in the 55 (L55M) positions and QR (49,2%) in the 192 (Q192R) position in the PON1 gene are the most frequently in the total population. Among the white donor, the genotypes most frequently were LM (51,9%) in the 55 position and QR (45,6%) in the 192 position. In mulatoes, LL (50,0%) and QR (52,8%) are the most observed genotypes and black donor, the genotypes LL (69,7%) and QR (50,0%) in the 55 and 192 positions, respectively. The L allele is the most frequently in the three ethnics groups, however, the relation of polymorphism allelic frequency in the position 192, the Q allele to predominate among mutates, and to the negroes the allele R is the most frequency. In the PON 2 gene, the most frequently genotypes are AA (54,2%) in the 148 (A148G) position and CS (52,5%) in the 311 (C311S) position. When they are compared with PON2 genotypes frequency in the polymorphisms of 148 (A/G) position among three etnics groups AA was the most frequently, in the white (60,7%), mulatoes (50,0%) and negroes (46,4%). To the polymorphisms at 311 (C/S) positions is the most frequently in white donors have a genotype CS (46,8%) and SS (46, 8%) and in the mulatoes and negroes donors the most frequency genotypes is CS with 56,9% and 57,1% respectively. There aren?t differences in the allelic distribution in the three ethnics groups, the A and S allelic are the most frequently. In relation to enzyme activity, the product of isoform to LL (55 position) and RR (192 position) genotypes to present the median level are significantly more than another isoforms, they are more efficient in the paraoxon hydrolyzes