título de Biólogo con mención en Medio Ambiente / El quimerismo ocurre cuando dos individuos genéticamente distintos y conspecíficos se fusionan o coalescen generando una única entidad genéticamente heterogénea conocida como quimera. Este aumento en la variabilidad genética intraorganismo supondría un aumento en la variabilidad fenotípica del mismo, lo que conferiría a estas entidades una mayor tolerancia ante cambios ambientales en comparación a individuos genéticamente homogéneos o no quiméricos, posiblemente debido a efectos sinérgicos entre las distintas líneas celulares. El beneficio de ser quimera ha sido estudiado en distintos grupos de algas, particularmente en especies de algas rojas (Gracilaria y Mazzaella), las cuales muestran una correlación positiva entre coalescencia y tolerancia al estrés. A pesar de ello, en macroalgas pardas los estudios han sido mayoritariamente descriptivos, evidenciado los procesos de formación de entidades quiméricas, así como la frecuencia del quimerismo en poblaciones naturales de Lessonia spicata. Sin embargo, se desconoce aún si en esta especie los organismos con quimerismo muestran mayor tolerancia al estrés que aquellos genéticamente homogéneos y si existe un efecto en la adecuación biológica de la quimera de acuerdo al número de individuos fusionados así como el nivel de parentesco de los individuos que se fusionan para formar la quimera (e.g. fusión entre hermanos, medios hermanos, vecinos, poblaciones distintas). Basado en lo anterior, el objetivo de este estudio fue evaluar la tolerancia a estrés por temperatura de plántulas quiméricas y unitarias de L. spicata cultivadas en condiciones contrastantes de temperatura, distinto número de individuos fusionados y nivel de parentesco. Para ello, primero se desarrolló un protocolo para la generación masiva de plántulas con variabilidad genética intraorganismo de L. spicata en laboratorio. Segundo, se evaluó la tolerancia al estrés en términos de la tasa de crecimiento en condiciones contrastantes de temperatura (12±2°C vs 18±2°C) de plántulas quiméricas con distinto número de individuos fusionados versus unitarias. Tercero, se evaluó el efecto del parentesco sobre la quimera y el estrés térmico, comparando crecimiento entre unitarias, quimeras conformadas por cepas locales y quimeras conformadas por cepas de distintas poblaciones. Los resultados indicaron que plántulas quiméricas provenientes de la fusión de 5 esporofitos poseen una mayor tasa de crecimiento que las plántulas unitarias en condiciones normales de temperatura (12°C). Mientras que a estrés 10 térmico (18ªC) plántulas quiméricas también poseen una mayor tasa de crecimiento, pero la significancia de la respuesta depende de la densidad y parentesco de las entidades que forman la quimera. En términos de parentesco, los resultados sugieren que las quimeras provenientes de la fusión de esporofitos de plantas no emparentadas poseen una tasa de crecimiento mayor que quimeras formadas con medios hermanos. A la luz de estos resultados es posible concluir que el quimerismo en la macroalga parda Lessonia spicata le conferiría una ventaja a dichos organismos frente a los continuos cambios ambientales. Este hecho adquiere relevancia si se sabe que la especie está constantemente expuesta a cambios de la temperatura producto del Niño, así como el aumento de la temperatura del océano causado por cambio climático. / Chimerism occurs when two genetically distinct and conspecific individuals fuse or coalesce, generating a single entity genetically heterogeneous known as chimera. This condition increase the intraorganismal genetic variability, that could increase in the phenotypic variability and provide higher tolerance to environmental changes compared to genetically homogeneous or non-chimeric individuals. These can be produced due to synergistic effects between the genetically different cell lines that coexist into the chimera. The benefit of chimeric condition has been studied in different groups of macroalgae, particularly in the red species (Gracilaria and Mazzaella). They show a positive correlation between coalescence and stress tolerance. Despite of this, in the brown macroalgae the studies have been poorly described, most of them are descriptive, evidencing the formation processes of chimeric entities, as well as the frequency of chimerism in natural Lessonia spicata populations. However, it is still unknown whether the chimerism in Lessonia species shows greater stress tolerance than those genetically homogeneous. As well as whether there the fitness is affected by to the number of individuals fused, and/or the level of kinship among the individuals that composed the chimera (e.g. fusion between siblings, half siblings, neighbors, different populations). In this context, the main objective of this study was evaluate the thermal stress tolerance of chimeric and unitary organism in the brown macroalgae L. spicata, which were cultivated under contrasting temperature conditions, different number of fused individuals and level of kinship. To this, firstly in this study generated a protocol for massive generation of plantlets with intraorganismal genetic variability of L. spicata in laboratory. Secondly, the stress tolerance was evaluated in terms of specific growth rate under contrasting temperature conditions (12 ± 2 °C vs 18 ± 2 °C) of chimeric plantlets with different numbers of individuals fused versus unitary ones. Thirdly, the effect of kinship on the chimera and thermal stress was evaluated by comparing growth rate between unitary individuals versus chimeras formed by local strains, and from different populations. The results indicate that chimeric plantlets resulting from the fusion of 5 sporophytes have a higher growth rate than the unitary plantlets under normal conditions (12°C). While under thermal stress (18°C) the chimeras have the higher growth rate. However, the significant differences depended on the density and kinship of the entities that made up the chimera and the culture temperature. In terms of 12 kinship, the results suggest that chimeras resulting from the fusion of sporophytes of unrelated plants have a higher growth rate than chimeras formed by half-sib brothers. Follow these results, it is possible to conclude that chimerism in the brown macroalga Lessonia spicata would confer an advantage to these organisms in face to continuous environmental changes. This fact acquires relevance if it is known that this species is constantly exposed to temperature changes produced by ENSO events, as well as the increase in the ocean temperature caused by climate change.

Introdução e Objetivos. Fosfatases são enzimas promissoras para aplicação na degradação de organofosforados. Por exemplo, a enzima paraoxonase 1 (PON1), associada à lipoproteína de alta densidade (HDL), hidrolisa lactonas, ésteres aromáticos e compostos organofosforados (OP) neurotóxicos. \"Módulos de ligação a carboidrato\" (CBM) têm diversas aplicações biotecnológicas. Nosso objetivo é a obtenção de proteínas quiméricas contendo fosfatases ligadas a um módulo de ligação de celulose, o que possibilitaria a imobilização dessas enzimas em suportes de celulose. Resultados. Como prova de conceito, uma proteína quimérica contendo uma \"fosfatase ácida\" (appA) de E.coli e CBM familia 2 (CBM2) de uma celulase de Xanthomonas axonopodis pv citri foi montada e produzida em E. coli como uma proteína recombinante solúvel. appA-CBM2 purificada demonstrou ser totalmente funcional exibindo atividade de ligação à celulose microcristalina (Avicel PH101) e atividade de fosfatase sobre p-nitrofenil fosfato. A ligação à Avicel evidenciou um comportamento de saturação descrito por uma \"constante de ligação\" (Kb) de 26 mg e um \"máximo de ligação\" (Bmax) de 4,45 U/µg. Além disso, a ligação de appA-CBM2 em Avicel foi maior em pH 2,5 e diminuiu acima de pH 6,5, como observado anteriormente para CBM2. Finalmente, o efeito de concentração de p-nitrofenil fosfato na atividade catalítica de appA-CBM2 e appA foi idêntico, exibindo um Km de 2,8 mM. Portanto, esses dados mostram que o conceito de uma proteína que combina as propriedades da fosfatase e do domínio de ligação à celulose é possível e funcional. De forma similar, os segmentos de DNA que codificam para o CBM2 e para a PON1 de Homo sapiens, foram fusionados resultando em um segmento que codifica para uma proteína quimérica (PON1-CBM2). PON1 nativa e PON1-CBM2 foram produzidas na forma solúvel e ativa em E.coli cepa Arctic. Embora não tenha sido viável sua purificação, estas enzimas foram caracterizadas. PON1-CBM2 liga-se em Avicel PH101 com um comportamento de saturação, descrito por uma constante de ligação (Kb) de 27 mg, valor idêntico àquele observado para appA-CBM2, o que sugere que o domínio CBM2 é igualmente funcional nestas duas enzimas quiméricas. PON1-CBM2 também exibe atividade paraoxonásica com Km similar àquele observado para PON1 nativa (1,3 mM), sugerindo que o \"domínio\" PON1 encontra-se totalmente funcional na enzima quimérica. Conclusão. Uma estratégia para a construção e expressão heteróloga em E. coli de PON1 e das enzimas quiméricas appA-CBM2 e PON1-CBM2 foi desenvolvida. As enzimas quiméricas mostraram-se totalmente funcionais e conservaram as propriedades de seus \"domínios\" constituintes. / Introduction and Aims. Phosphatases are promising enzymes for application in the degradation of organophosphates, whereas carbohydrate binding module has significant and demonstrated biotechnological applications. The high-density lipoprotein-associated enzyme paraoxonase 1 (PON1) hydrolyzes lactones, aromatic esters, and neurotoxic organophosphorus (OP) compounds. Our aim is to obtain chimeric proteins containing a phosphatase domain linked to a carbohydrate binding module (CBM), which could be immobilized on a cellulose supports. Results. As a proof of concept, a chimeric protein combining an acid phosphatase (appA) from E.coli and a CBM family 2 (CBM2) from Xanthomonas axonopodis pv. citri was assembled and produced in E.coli as a recombinant soluble protein. Purified appA-CBM2 was fully functional, was bound to microcrystalline cellulose and exhibited phosphatase activity upon p-nitrophenyl phosphate. The binding to microcrystalline cellulose Avicel PH101 exhibited saturation with a binding constant (Kb) of 26 and a maximum binding (Bmax) of 4,45 U/µg. In addition, the binding was higher at pH 2.5 and decreased above pH 6.5, as previously observed for CBM2. Finally, effect of p-nitrophenyl phosphate concentration on appA-CBM2 and native appA activities were identical, exhibiting a Km of 2.8 mM. Taken together, these data show that the conceptual design of a protein combining the properties and biotechnological advantages of phosphatases and cellulose binding domains is possible and functional. Similarly, DNA segments coding for CBM2 and for PON1 from Homo sapiens combined resulting in a segment coding for a chimeric protein (PON1-CBM2). Native PON1 and PON1-CBM2 were produced as recombinant protein in E. coli Arctic. Although purification was not accomplished, these enzymes were characterized. PON1-CBM2 binds to microcrystalline cellulose, exhibiting a saturation behavior described by a Kb of 27 mg. PON1 and PON1- CBM2 have the same Km for paraoxon (1.3 mM), indicating that the phosphatase domain was fully functional. Conclusion. An effective strategy for heterologous expression of the native PON1 and chimeric appA-CBM2 and PON1-CBM2 in E. coli was attained. The chimeric enzymes were fully functional and maintained the properties of their original domains

Introdução e Objetivos. Fosfatases são enzimas promissoras para aplicação na degradação de organofosforados. Por exemplo, a enzima paraoxonase 1 (PON1), associada à lipoproteína de alta densidade (HDL), hidrolisa lactonas, ésteres aromáticos e compostos organofosforados (OP) neurotóxicos. \"Módulos de ligação a carboidrato\" (CBM) têm diversas aplicações biotecnológicas. Nosso objetivo é a obtenção de proteínas quiméricas contendo fosfatases ligadas a um módulo de ligação de celulose, o que possibilitaria a imobilização dessas enzimas em suportes de celulose. Resultados. Como prova de conceito, uma proteína quimérica contendo uma \"fosfatase ácida\" (appA) de E.coli e CBM familia 2 (CBM2) de uma celulase de Xanthomonas axonopodis pv citri foi montada e produzida em E. coli como uma proteína recombinante solúvel. appA-CBM2 purificada demonstrou ser totalmente funcional exibindo atividade de ligação à celulose microcristalina (Avicel PH101) e atividade de fosfatase sobre p-nitrofenil fosfato. A ligação à Avicel evidenciou um comportamento de saturação descrito por uma \"constante de ligação\" (Kb) de 26 mg e um \"máximo de ligação\" (Bmax) de 4,45 U/µg. Além disso, a ligação de appA-CBM2 em Avicel foi maior em pH 2,5 e diminuiu acima de pH 6,5, como observado anteriormente para CBM2. Finalmente, o efeito de concentração de p-nitrofenil fosfato na atividade catalítica de appA-CBM2 e appA foi idêntico, exibindo um Km de 2,8 mM. Portanto, esses dados mostram que o conceito de uma proteína que combina as propriedades da fosfatase e do domínio de ligação à celulose é possível e funcional. De forma similar, os segmentos de DNA que codificam para o CBM2 e para a PON1 de Homo sapiens, foram fusionados resultando em um segmento que codifica para uma proteína quimérica (PON1-CBM2). PON1 nativa e PON1-CBM2 foram produzidas na forma solúvel e ativa em E.coli cepa Arctic. Embora não tenha sido viável sua purificação, estas enzimas foram caracterizadas. PON1-CBM2 liga-se em Avicel PH101 com um comportamento de saturação, descrito por uma constante de ligação (Kb) de 27 mg, valor idêntico àquele observado para appA-CBM2, o que sugere que o domínio CBM2 é igualmente funcional nestas duas enzimas quiméricas. PON1-CBM2 também exibe atividade paraoxonásica com Km similar àquele observado para PON1 nativa (1,3 mM), sugerindo que o \"domínio\" PON1 encontra-se totalmente funcional na enzima quimérica. Conclusão. Uma estratégia para a construção e expressão heteróloga em E. coli de PON1 e das enzimas quiméricas appA-CBM2 e PON1-CBM2 foi desenvolvida. As enzimas quiméricas mostraram-se totalmente funcionais e conservaram as propriedades de seus \"domínios\" constituintes. / Introduction and Aims. Phosphatases are promising enzymes for application in the degradation of organophosphates, whereas carbohydrate binding module has significant and demonstrated biotechnological applications. The high-density lipoprotein-associated enzyme paraoxonase 1 (PON1) hydrolyzes lactones, aromatic esters, and neurotoxic organophosphorus (OP) compounds. Our aim is to obtain chimeric proteins containing a phosphatase domain linked to a carbohydrate binding module (CBM), which could be immobilized on a cellulose supports. Results. As a proof of concept, a chimeric protein combining an acid phosphatase (appA) from E.coli and a CBM family 2 (CBM2) from Xanthomonas axonopodis pv. citri was assembled and produced in E.coli as a recombinant soluble protein. Purified appA-CBM2 was fully functional, was bound to microcrystalline cellulose and exhibited phosphatase activity upon p-nitrophenyl phosphate. The binding to microcrystalline cellulose Avicel PH101 exhibited saturation with a binding constant (Kb) of 26 and a maximum binding (Bmax) of 4,45 U/µg. In addition, the binding was higher at pH 2.5 and decreased above pH 6.5, as previously observed for CBM2. Finally, effect of p-nitrophenyl phosphate concentration on appA-CBM2 and native appA activities were identical, exhibiting a Km of 2.8 mM. Taken together, these data show that the conceptual design of a protein combining the properties and biotechnological advantages of phosphatases and cellulose binding domains is possible and functional. Similarly, DNA segments coding for CBM2 and for PON1 from Homo sapiens combined resulting in a segment coding for a chimeric protein (PON1-CBM2). Native PON1 and PON1-CBM2 were produced as recombinant protein in E. coli Arctic. Although purification was not accomplished, these enzymes were characterized. PON1-CBM2 binds to microcrystalline cellulose, exhibiting a saturation behavior described by a Kb of 27 mg. PON1 and PON1- CBM2 have the same Km for paraoxon (1.3 mM), indicating that the phosphatase domain was fully functional. Conclusion. An effective strategy for heterologous expression of the native PON1 and chimeric appA-CBM2 and PON1-CBM2 in E. coli was attained. The chimeric enzymes were fully functional and maintained the properties of their original domains

Conhecemos o papel dos leucócitos no controle do Trypanosoma cruzi, mas ignoramos qual a contribuição das populações estruturais (miócitos, hepatócitos, etc). Estas populações poderiam sinalizar a presença do parasita e/ou ter ação efetora que poderia aumentar em resposta a citocinas como o IFN-g. Para verificar se as células estruturais respondem ao IFN-g contribuindo à destruição do T. cruzi, analisamos a infecção em quimeras WT/IFNgR-KO (WT/KO) geradas em camundongos IFNgR-KO reconstituídos com medula óssea de camundongos selvagens (WT), nas quais parte dos leucócitos é IFNgR+, mas as células não leucocitárias são deficientes. Quimeras WT/KO e quimeras controle WT/WT foram estudadas em relação à carga parasitária e inflamação. O parasitismo sistêmico e tissular é maior nas quimeras WT/KO do que nas quimeras WT/WT, mas inferior à dos controles IFNgR-KO. Nos animais WT/KO o aumento de ninhos no coração e músculo não se acompanha de aumento no infiltrado leucocitário. Os resultados sugerem que as células não leucocitárias contribuem à defesa frente ao T. cruzi. / Although we know the role played by leukocytes in Trypanosoma cruzi control, we ignore the contribution of structural cells (myocytes, hepatocytes, etc). These cells could signal the presence of the parasite and/or mediate an effector activity which could increase in response to cytokines, as IFN-g. To evaluate if non-leukocytes respond to IFNg, contributing to T. cruzi destruction, we analysed the infection in WT/IFNgR-KO (WT/KO) chimaeras, generated in IFNgR-KO mice reconstituted with bone marrow of wild-type mice (WT) so that most leukocytes are IFNgR+ but structural cells are deficient. WT/KO chimaeras and control WT/WT chimaeras were infected by T. cruzi and the parasite load and inflammation analyzed in various organs. Systemic and tissue parasite loads were higher in WT/KO chimeras than in WT/WT chimeras, but lower than in control IFNgR-KO mice. In WT/KO chimaeras the increased parasite load at the heart and skeletal muscle was not followed by an increase of inflammatory infiltrates. Our results suggest that structural cells contribute to T. cruzi control.

Conhecemos o papel dos leucócitos no controle do Trypanosoma cruzi, mas ignoramos qual a contribuição das populações estruturais (miócitos, hepatócitos, etc). Estas populações poderiam sinalizar a presença do parasita e/ou ter ação efetora que poderia aumentar em resposta a citocinas como o IFN-g. Para verificar se as células estruturais respondem ao IFN-g contribuindo à destruição do T. cruzi, analisamos a infecção em quimeras WT/IFNgR-KO (WT/KO) geradas em camundongos IFNgR-KO reconstituídos com medula óssea de camundongos selvagens (WT), nas quais parte dos leucócitos é IFNgR+, mas as células não leucocitárias são deficientes. Quimeras WT/KO e quimeras controle WT/WT foram estudadas em relação à carga parasitária e inflamação. O parasitismo sistêmico e tissular é maior nas quimeras WT/KO do que nas quimeras WT/WT, mas inferior à dos controles IFNgR-KO. Nos animais WT/KO o aumento de ninhos no coração e músculo não se acompanha de aumento no infiltrado leucocitário. Os resultados sugerem que as células não leucocitárias contribuem à defesa frente ao T. cruzi. / Although we know the role played by leukocytes in Trypanosoma cruzi control, we ignore the contribution of structural cells (myocytes, hepatocytes, etc). These cells could signal the presence of the parasite and/or mediate an effector activity which could increase in response to cytokines, as IFN-g. To evaluate if non-leukocytes respond to IFNg, contributing to T. cruzi destruction, we analysed the infection in WT/IFNgR-KO (WT/KO) chimaeras, generated in IFNgR-KO mice reconstituted with bone marrow of wild-type mice (WT) so that most leukocytes are IFNgR+ but structural cells are deficient. WT/KO chimaeras and control WT/WT chimaeras were infected by T. cruzi and the parasite load and inflammation analyzed in various organs. Systemic and tissue parasite loads were higher in WT/KO chimeras than in WT/WT chimeras, but lower than in control IFNgR-KO mice. In WT/KO chimaeras the increased parasite load at the heart and skeletal muscle was not followed by an increase of inflammatory infiltrates. Our results suggest that structural cells contribute to T. cruzi control.