A síntese ribossomal é uma das maiores atividades em células eucarióticas. Este processo inicia-se no nucléolo e é finalizado após a exportação das subunidades 40S e 60S para o citoplasma. Três dos RNAs ribossomais de eucariotos (18S, 5.8S e 25S) são sintetizados como um transcrito primário de 35S, o qual é processado através de uma complexa e ordenada série de modificações nucleotídicas e clivagens endo e exonucleolíticas. Estas reações dependem de aproximadamente 170 proteínas, 80 small nucleolar RNAs e de seqüências no pré-rRNA. Os fatores trans-atuantes envolvidos no processamento podem ser agrupados como RNA-helicases, endonucleases, snoRNPs (small nucleolar ribonucleoprotein complexes) e exonucleases, que incluem o complexo exossomo. O exossomo de levedura é formado por 10 proteínas essenciais que atuam na maturação de rRNAs, snRNAs, snoRNAs, além da degradação de mRNAs incorretamente processados. A estrutura do exossomo de archaea foi descrita recentemente, mas ainda não existem muitas informações sobre a regulação deste complexo e sobre a participação de cofatores que interagem de forma transiente com o exossomo. Diante disso, este trabalho visou a caracterização funcional das proteínas que formam o anel de RNases PH em Saccharomyces cerevisiae, assim como a caracterização estrutural e funcional de possíveis cofatores do exossomo de Saccharomyces cerevisiae, Nop17p e Ylr022p, e do exossomo de Pyrococcus, Pab418p, Pab1135p e aNip7p. Os dados obtidos evidenciam que a atividade exonucleolítica do exossomo de levedura, assim como o de archaea, é dependente da formação de heterodímeros; Ylr022p, uma proteína de levedura com função não caracterizada, liga inespecificamente RNA in vitro, mas mais eficientemente alguns RNAs in vivo. Dentre as proteínas de archaea, Pab418p e aNip7p também ligam RNA, e como demonstrado aqui, aNip7p influencia significativamente a atividade do exossomo de archaea. / The synthesis of ribosomes is one of the major metabolic pathways in eukaryotic cells. This process starts in the nucleolus and ends with the export and final maturation of the ribosomal subunits 40S and 60S in the cytoplasm. Three eukaryotic ribosomal RNAs (18S, 5.8S and 25S) are synthesized as a 35S primary transcript (35S pre-rRNA), which is then processed by a complex and ordered series of nucleotide modifications and endo- and exonucleolytic cleavage reactions. These processing reactions depend on 170 proteins, 80 small nucleolar RNAs and specific pre-rRNA sequences. The trans-acting factors, that take part in the processing can be grouped as RNA-helicases, endonucleases, snoRNPs (small nucleolar ribonucleoprotein complexes) and exonucleases, including the exosome. The yeast exosome is composed of 10 essential proteins that function in the processing of rRNAs, snRNAs, snoRNAs and in the degradation of aberrant mRNAs. Recently, the archaeal exosome structure was determined, but no information is yet available on the regulation of the exosome function or on the possible role of the cofactors that transiently interact with it. The main goals of this work were the functional characterization of the protein components of the Saccharomyces cerevisiae exosome RNase PH ring, as well as the structural and functional characterization of the possible cofactors of that complex, Nop17p and Ylr022p. Since the recent characterization of the Pyrococcus exosome, the study of the archaeal exosome cofactors, Pab418p, Pab1135p and aNip7p, was also included in this work, in order to correlate the data on the complex of these different organisms. Our results show that the exonucleolytic activity of the yeast exosome is dependent on the heterodimers formation, as described for archaea. Although it is not clear how Nip7p affects the exosome function in yeast, aNip7p binds RNA and inhibits a-exosome activity in vitro. Yeast Ylr022p binds RNA inespecificaly in vitro, but coprecipitates specific RNAs more efficiently from total cell extracts. Its archaeal orthologue, Pab418p, also binds RNA, but does not affect significantly a-exosome function.

A síntese ribossomal é uma das maiores atividades em células eucarióticas. Este processo inicia-se no nucléolo e é finalizado após a exportação das subunidades 40S e 60S para o citoplasma. Três dos RNAs ribossomais de eucariotos (18S, 5.8S e 25S) são sintetizados como um transcrito primário de 35S, o qual é processado através de uma complexa e ordenada série de modificações nucleotídicas e clivagens endo e exonucleolíticas. Estas reações dependem de aproximadamente 170 proteínas, 80 small nucleolar RNAs e de seqüências no pré-rRNA. Os fatores trans-atuantes envolvidos no processamento podem ser agrupados como RNA-helicases, endonucleases, snoRNPs (small nucleolar ribonucleoprotein complexes) e exonucleases, que incluem o complexo exossomo. O exossomo de levedura é formado por 10 proteínas essenciais que atuam na maturação de rRNAs, snRNAs, snoRNAs, além da degradação de mRNAs incorretamente processados. A estrutura do exossomo de archaea foi descrita recentemente, mas ainda não existem muitas informações sobre a regulação deste complexo e sobre a participação de cofatores que interagem de forma transiente com o exossomo. Diante disso, este trabalho visou a caracterização funcional das proteínas que formam o anel de RNases PH em Saccharomyces cerevisiae, assim como a caracterização estrutural e funcional de possíveis cofatores do exossomo de Saccharomyces cerevisiae, Nop17p e Ylr022p, e do exossomo de Pyrococcus, Pab418p, Pab1135p e aNip7p. Os dados obtidos evidenciam que a atividade exonucleolítica do exossomo de levedura, assim como o de archaea, é dependente da formação de heterodímeros; Ylr022p, uma proteína de levedura com função não caracterizada, liga inespecificamente RNA in vitro, mas mais eficientemente alguns RNAs in vivo. Dentre as proteínas de archaea, Pab418p e aNip7p também ligam RNA, e como demonstrado aqui, aNip7p influencia significativamente a atividade do exossomo de archaea. / The synthesis of ribosomes is one of the major metabolic pathways in eukaryotic cells. This process starts in the nucleolus and ends with the export and final maturation of the ribosomal subunits 40S and 60S in the cytoplasm. Three eukaryotic ribosomal RNAs (18S, 5.8S and 25S) are synthesized as a 35S primary transcript (35S pre-rRNA), which is then processed by a complex and ordered series of nucleotide modifications and endo- and exonucleolytic cleavage reactions. These processing reactions depend on 170 proteins, 80 small nucleolar RNAs and specific pre-rRNA sequences. The trans-acting factors, that take part in the processing can be grouped as RNA-helicases, endonucleases, snoRNPs (small nucleolar ribonucleoprotein complexes) and exonucleases, including the exosome. The yeast exosome is composed of 10 essential proteins that function in the processing of rRNAs, snRNAs, snoRNAs and in the degradation of aberrant mRNAs. Recently, the archaeal exosome structure was determined, but no information is yet available on the regulation of the exosome function or on the possible role of the cofactors that transiently interact with it. The main goals of this work were the functional characterization of the protein components of the Saccharomyces cerevisiae exosome RNase PH ring, as well as the structural and functional characterization of the possible cofactors of that complex, Nop17p and Ylr022p. Since the recent characterization of the Pyrococcus exosome, the study of the archaeal exosome cofactors, Pab418p, Pab1135p and aNip7p, was also included in this work, in order to correlate the data on the complex of these different organisms. Our results show that the exonucleolytic activity of the yeast exosome is dependent on the heterodimers formation, as described for archaea. Although it is not clear how Nip7p affects the exosome function in yeast, aNip7p binds RNA and inhibits a-exosome activity in vitro. Yeast Ylr022p binds RNA inespecificaly in vitro, but coprecipitates specific RNAs more efficiently from total cell extracts. Its archaeal orthologue, Pab418p, also binds RNA, but does not affect significantly a-exosome function.

a. Do ponto de vista metodológico dois problemas foram enfrentados neste trabalho: i) extração dos RNA\'s e ii) fracionamento das células das glândulas salivares de R. angelae. i) O processo prático elaborado para resolver o primeiro problema se constituiu numa variação da técnica clássica de extração com fenol. Jogando com a presença de detergente e variações de pH e de temperatura, foi possível se chegar a um método que garante a extração e um fracionamento parcial de, praticamente, todo RNA celular. Com extrações a baixa temperatura obtém-se preferencialmente rRNA e tRNA. O RNA refratário a extração com fenol a frio tem propriedades do RNA nuclear, mas o citoplasma, também parece conter classes de RNA somente extraíveis a quente. A dificuldade de extração do RNA nuclear com fenol frio, foi especulativamente interpretada como uma propriedade das RNP\'s que encerram esta classe de RNA. A grande vantagem deste método de extração está no fato de ter permitido isolar, com as extrações a alta temperatura, frações de RNA enriquecidas em produtos de transcrição específicos de determinados períodos do desenvolvimento larval. ii) O fracionamento celular das glândulas salivares não é alcançado pela aplicação das técnicas tradicionais de fracionamento de tecido. Em vista disso foi necessário procurar uma alternativa experimental para êste caso. Combinando um enzima proteolítico com a ação de detergentes não iônicos foi conseguido um método útil para o fracionamento das células das glândulas salivares. Êste método foi aplicado nesta tese para um estudo inicial das RNP\'s e da transferência do rRNA do núcleo para o citoplasma nas células das glândulas salivares. b. Foi possível verificar com êste trabalho que o rRNA é sintetizado inicialmente na forma de um precursor primário de 37s, o qual é processado no interior do núcleo para dar as espécies maduras de rRNA segundo o esquema: (Ver no arquivo) No 3º período do 4º estádio do desenvolvimento larval de R. angelae, a síntese de rRNA é intensa. Neste mesmo período observa-se claramente um nucleolo típico na base do cromossomo X. No período seguinte ocorre uma redução na síntese das formas maduras de rRNA. Esta queda de síntese é desencadeada por um bloqueio ao nível do processamento dos precursores nucleares de rRNA citoplasmático. Estudos citológicos tem revelado que neste período o nucleolo sofre uma aparente desagregação. c. Os resultados de incorporação de uridina-H3 mostraram que o 3º e 4º períodos tem uma velocidade de síntese de RNA muito à do 2º período. No 4º período quando a síntese de rRNA é inibida aumenta de importância a síntese de outras classes de RNA. Aparentemente é muito intensificada a síntese de RNA nuclear. Êstes resultados são interpretados como consequência da ativação de novos genes nesta época do desenvolvimento larval. Êstes fatos não são inesperados pois este estágio se caracteriza pelo desenvolvimento de \"puffs\" gigantes, os quais são específicos do tecido e do período de desenvolvimento. O 5º período parece representar uma fase de transição entre uma época de ativa síntese de RNA e outra onde a atividade transcritiva sofre uma redução drástica, provavelmente devido à histólise do tecido que vai ocorrer logo em seguida. d. Os dados apresentados nesta tese são considerados sob todos os aspectos significativos. Com isto faz-se uma tentativa de discussão crítica, no sentido de avaliar a importância do sistema glândulas salivares de R. angelae, como modelo de estudo para a genética molecular dos organismos superiores. / Not available

a. Do ponto de vista metodológico dois problemas foram enfrentados neste trabalho: i) extração dos RNA\'s e ii) fracionamento das células das glândulas salivares de R. angelae. i) O processo prático elaborado para resolver o primeiro problema se constituiu numa variação da técnica clássica de extração com fenol. Jogando com a presença de detergente e variações de pH e de temperatura, foi possível se chegar a um método que garante a extração e um fracionamento parcial de, praticamente, todo RNA celular. Com extrações a baixa temperatura obtém-se preferencialmente rRNA e tRNA. O RNA refratário a extração com fenol a frio tem propriedades do RNA nuclear, mas o citoplasma, também parece conter classes de RNA somente extraíveis a quente. A dificuldade de extração do RNA nuclear com fenol frio, foi especulativamente interpretada como uma propriedade das RNP\'s que encerram esta classe de RNA. A grande vantagem deste método de extração está no fato de ter permitido isolar, com as extrações a alta temperatura, frações de RNA enriquecidas em produtos de transcrição específicos de determinados períodos do desenvolvimento larval. ii) O fracionamento celular das glândulas salivares não é alcançado pela aplicação das técnicas tradicionais de fracionamento de tecido. Em vista disso foi necessário procurar uma alternativa experimental para êste caso. Combinando um enzima proteolítico com a ação de detergentes não iônicos foi conseguido um método útil para o fracionamento das células das glândulas salivares. Êste método foi aplicado nesta tese para um estudo inicial das RNP\'s e da transferência do rRNA do núcleo para o citoplasma nas células das glândulas salivares. b. Foi possível verificar com êste trabalho que o rRNA é sintetizado inicialmente na forma de um precursor primário de 37s, o qual é processado no interior do núcleo para dar as espécies maduras de rRNA segundo o esquema: (Ver no arquivo) No 3º período do 4º estádio do desenvolvimento larval de R. angelae, a síntese de rRNA é intensa. Neste mesmo período observa-se claramente um nucleolo típico na base do cromossomo X. No período seguinte ocorre uma redução na síntese das formas maduras de rRNA. Esta queda de síntese é desencadeada por um bloqueio ao nível do processamento dos precursores nucleares de rRNA citoplasmático. Estudos citológicos tem revelado que neste período o nucleolo sofre uma aparente desagregação. c. Os resultados de incorporação de uridina-H3 mostraram que o 3º e 4º períodos tem uma velocidade de síntese de RNA muito à do 2º período. No 4º período quando a síntese de rRNA é inibida aumenta de importância a síntese de outras classes de RNA. Aparentemente é muito intensificada a síntese de RNA nuclear. Êstes resultados são interpretados como consequência da ativação de novos genes nesta época do desenvolvimento larval. Êstes fatos não são inesperados pois este estágio se caracteriza pelo desenvolvimento de \"puffs\" gigantes, os quais são específicos do tecido e do período de desenvolvimento. O 5º período parece representar uma fase de transição entre uma época de ativa síntese de RNA e outra onde a atividade transcritiva sofre uma redução drástica, provavelmente devido à histólise do tecido que vai ocorrer logo em seguida. d. Os dados apresentados nesta tese são considerados sob todos os aspectos significativos. Com isto faz-se uma tentativa de discussão crítica, no sentido de avaliar a importância do sistema glândulas salivares de R. angelae, como modelo de estudo para a genética molecular dos organismos superiores. / Not available