Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2015-05-27T12:04:26Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) DISSERTAÇÃO LANNI SARMENTO DA ROCHA.pdf: 783492 bytes, checksum: 9b70a01e2424d546058cb6f4fa2e0330 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-05-27T12:04:26Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) DISSERTAÇÃO LANNI SARMENTO DA ROCHA.pdf: 783492 bytes, checksum: 9b70a01e2424d546058cb6f4fa2e0330 (MD5) Previous issue date: 2015-02-25 / Tem-se conjecturado que a alteração do ritmo alimentar repercute em parâmetros metabólicos e antropométricos do organismo. O objetivo do presente estudo foi analisar a influência da alteração da disponibilidade de ração, de acordo com as fases clara e escura do ciclo de 24 horas, em ratos machos adultos jovens, sobre parâmetros fisiológicos e metabólicos. Foram utilizados 40 ratos da linhagem Wistar da UFPE. Os animais permaneceram em pares até os 90 dias de vida com dieta PURINA. Aos 90 dias, 20 animais receberam 80% da ração durante a fase clara e 20% da ração na fase escura (GRAA) e 20 animais receberam ração ad libitum sem alteração na quantidade por cada fase (GC). Esses grupos permaneceram nesse esquema até os 150 dias de vida. Antes e após a alteração do ritmo alimentar, foram avaliados: peso corporal, curva glicêmica de 24 horas, tolerância oral à glicose (TTOG), ritmo de consumo alimentar, bioquímica sanguínea e teste de preferência alimentar. Após o sacrifício: peso corporal, gordura hepática e visceral. Os resultados indicam que o modelo de alteração da disponibilidade de alimento utilizada nesse estudo não afetou o peso corporal e as frações lipídicas sanguíneas dos animais, mas influenciou o ritmo alimentar dos animais, a curva glicêmica de 24 horas, o TTOG e o aumento da gordura visceral e hepática. Neste contexto, pode-se sugerir que a modificação da alimentação para a fase de descanso do ciclo (fase clara) pode atuar como um fator adicional no surgimento de doenças crônicas não transmissíveis.

Daily rhythms of insects are generated by a circadian system localized in the protocerebrum and in the optic lobes of the central nervous system. The circadian system is composed by coupled oscillators connected to input and output pathways. The oscillator generates rhythms by molecular processes, linked in feedback loops. In the input pathways the components are involved in light mediated-transduction. In the output, several neuropeptides are involved. Foragers of the stingless bee Melipona quadrifasciata exhibit a daily activity rhythm. Foragers have been used here to identify circadian components, through three different approaches: I) analysis of gene expression; II) identification of structures in the central nervous system; III) comparative study of neuropeptides possibly related with the circadian system, using Apis mellifera as the reference species. I) Fragments of putative clock genes were cloned. Only period (per) gene showed rhythmic expression, peaked at 1h after lights off. Non statistically significant rhythms were detected in cryptochrome (cry), clock and cycle genes expression. II) Antibodies against PER, CRY (an input pathway protein) and pigment dispersing hormone (an output pathway neuropeptide) evinced several areas in the brain and in the optic lobes. PER and CRY were localized in the optic lobes and in fibers in the protocerebral region, in a rhythmic pattern. PDH was observed in cell bodies in the lateral protocerebrum, in projections in the brain and in some fibers in the optic lobes. III) Neuropeptides probably related to the circadian system, were found in A. mellifera and M. quadrifasciata. Some of them: tachykinin-related peptide, allatostatin, and FMRF-related peptide were rhythmic and present in specie-specific patterns. The circadian system of M. quadrifasciata showed particularities in the putative clock components when compared with A. mellifera and other insects. The expression, localization, distribution and temporal dynamics of the circadian system point out a novel, specific feature / Ritmos diários em insetos são gerados por um sistema circadiano localizado no protocerebrum e nos lobos ópticos do sistema nervoso central. O sistema circadiano é composto por osciladores acoplados às vias de aferência e eferência. O oscilador gera ritmos através de mecanismos moleculares, integrantes de alças de retroalimentação. Nas vias de aferência estão envolvidos componentes que participam da transdução mediada da luz. Diversos neuropeptídeos fazem parte das vias de eferência. Forrageiras da abelha sem ferrão Melipona quadrifasciata exibem um ritmo diário de atividade. Forrageiras foram utilizadas neste trabalho para identificar componentes circadianos, através de três diferentes abordagens: I) análise da expressão gênica, II) identificação de estruturas no sistema nervoso central, III) estudo comparado de neuropeptídeos possivelmente relacionados com o sistema circadiano, utilizando como espécie referência Apis mellifera. Fragmentos de prováveis genes do relógio foram clonados. Somente o gene period (per) mostrou expressão rítmica, o pico ocorreu 1h após o início do escuro. cryptochrome (cry), clock e cycle não apresentaram diferença estatística na expressão rítmica. I) Anticorpos contra PER, CRY (proteína da via de aferência) e \"pigment dispersing hormone\" (PDH, neuropeptídeo da via de eferência) marcaram diversas áreas no cérebro e nos lobos ópticos. PER e CRY foram localizados nos lobos ópticos, em fibras da região protocerebral, com um padrão rítmico. PDH foi observado em corpos celulares no protocerebrum lateral, em projeções no cérebro e em algumas fibras nos lobos ópticos. II) Neuropeptídeos, provavelmente relacionados com o sistema circadiano, foram detectados em A. mellifera e M. quadrifasciata. Alguns deles: \"tachykinins-related peptides\", alatostatinas, e \"FMRF-related peptides\" são rítmicos, com padrões espécie-específicos. O sistema circadiano de M. quadrifasciata mostrou particularidades nos prováveis componentes do relógio quando comparados com A. mellifera e outros insetos. A expressão, localização, distribuição e dinâmicas temporais apontam para características específicas da organização do sistema circadiano

Daily rhythms of insects are generated by a circadian system localized in the protocerebrum and in the optic lobes of the central nervous system. The circadian system is composed by coupled oscillators connected to input and output pathways. The oscillator generates rhythms by molecular processes, linked in feedback loops. In the input pathways the components are involved in light mediated-transduction. In the output, several neuropeptides are involved. Foragers of the stingless bee Melipona quadrifasciata exhibit a daily activity rhythm. Foragers have been used here to identify circadian components, through three different approaches: I) analysis of gene expression; II) identification of structures in the central nervous system; III) comparative study of neuropeptides possibly related with the circadian system, using Apis mellifera as the reference species. I) Fragments of putative clock genes were cloned. Only period (per) gene showed rhythmic expression, peaked at 1h after lights off. Non statistically significant rhythms were detected in cryptochrome (cry), clock and cycle genes expression. II) Antibodies against PER, CRY (an input pathway protein) and pigment dispersing hormone (an output pathway neuropeptide) evinced several areas in the brain and in the optic lobes. PER and CRY were localized in the optic lobes and in fibers in the protocerebral region, in a rhythmic pattern. PDH was observed in cell bodies in the lateral protocerebrum, in projections in the brain and in some fibers in the optic lobes. III) Neuropeptides probably related to the circadian system, were found in A. mellifera and M. quadrifasciata. Some of them: tachykinin-related peptide, allatostatin, and FMRF-related peptide were rhythmic and present in specie-specific patterns. The circadian system of M. quadrifasciata showed particularities in the putative clock components when compared with A. mellifera and other insects. The expression, localization, distribution and temporal dynamics of the circadian system point out a novel, specific feature / Ritmos diários em insetos são gerados por um sistema circadiano localizado no protocerebrum e nos lobos ópticos do sistema nervoso central. O sistema circadiano é composto por osciladores acoplados às vias de aferência e eferência. O oscilador gera ritmos através de mecanismos moleculares, integrantes de alças de retroalimentação. Nas vias de aferência estão envolvidos componentes que participam da transdução mediada da luz. Diversos neuropeptídeos fazem parte das vias de eferência. Forrageiras da abelha sem ferrão Melipona quadrifasciata exibem um ritmo diário de atividade. Forrageiras foram utilizadas neste trabalho para identificar componentes circadianos, através de três diferentes abordagens: I) análise da expressão gênica, II) identificação de estruturas no sistema nervoso central, III) estudo comparado de neuropeptídeos possivelmente relacionados com o sistema circadiano, utilizando como espécie referência Apis mellifera. Fragmentos de prováveis genes do relógio foram clonados. Somente o gene period (per) mostrou expressão rítmica, o pico ocorreu 1h após o início do escuro. cryptochrome (cry), clock e cycle não apresentaram diferença estatística na expressão rítmica. I) Anticorpos contra PER, CRY (proteína da via de aferência) e \"pigment dispersing hormone\" (PDH, neuropeptídeo da via de eferência) marcaram diversas áreas no cérebro e nos lobos ópticos. PER e CRY foram localizados nos lobos ópticos, em fibras da região protocerebral, com um padrão rítmico. PDH foi observado em corpos celulares no protocerebrum lateral, em projeções no cérebro e em algumas fibras nos lobos ópticos. II) Neuropeptídeos, provavelmente relacionados com o sistema circadiano, foram detectados em A. mellifera e M. quadrifasciata. Alguns deles: \"tachykinins-related peptides\", alatostatinas, e \"FMRF-related peptides\" são rítmicos, com padrões espécie-específicos. O sistema circadiano de M. quadrifasciata mostrou particularidades nos prováveis componentes do relógio quando comparados com A. mellifera e outros insetos. A expressão, localização, distribuição e dinâmicas temporais apontam para características específicas da organização do sistema circadiano

O relógio biológico é um mecanismo molecular autossustentado gerador de ritmos. Ele integra vias de percepção das condições ambientais com um oscilador central para gerar respostas fisiológicas rítmicas em escalas diária e sazonal. Nas plantas, o relógio biológico está associado a vias metabólicas e fisiológicas importantes, como fotossíntese. Na cana-de-açúcar, uma gramínea de grande interesse econômico, estudos realizados em condições circadianas mostraram que o relógio biológico tem uma influência superior àquela vista em outras plantas. Assim, este trabalho visa a compreender os mecanismos de funcionamento do oscilador central do relógio biológico da cana-de-açúcar crescida em campo. Para tanto, foram investigados o transcriptoma de diferentes órgãos da cana-de-açúcar; a expressão de isoformas alternativas e de múltiplos alelos dos genes do relógio biológico da cana; e o efeito do sombreamento mútuo das plantas em campo sobre o funcionamento do relógio biológico. Os resultados obtidos sugerem que o relógio biológico é funcional e sincronizado entre os diferentes órgãos da cana-de-açúcar analisados. Os transcritos regulados sinergicamente pelo relógio biológico e pelo ambiente flutuante pertencem a vias metabólicas, fisiológicas e de regulação gênica e epigenéticas todas essenciais à produtividade da cana-de-açúcar. O sombreamento mútuo observado em campo parece alterar a fase de expressão de genes do relógio biológico da cana-de-açúcar. Além disso, eventos de splicing alternativo foram observados nos genes do relógio biológico em condições de baixa temperatura e múltiplos alelos dos genes do relógio biológico são expressos e a regulação de sua expressão parece ser sazonal. / The circadian clock is a self-sustaining molecular mechanism that generates rhythms. It perceives the environmental conditions and connects this pathway with its central oscillator, generating daily and seasonal rhythms of physiological responses. In plants, the circadian clock is associated with major metabolic and physiological pathways. In sugarcane, an economically important grass, previous studies showed that the circadian clock has the largest influence on plants seen so far under circadian conditions. This work aims to understand how the central oscillator of the circadian clock works in field-grown sugarcane. Thus, the transcriptome from different sugarcane organs; the expression of alternative isoforms and multiple alleles of circadian clock genes; and the effect of mutual shading in the field on the circadian clock function were analyzed. The results suggest that there is a functional and synchronized circadian clock in the different sugarcane organs. The transcripts regulated synergistically by the circadian clock and the variable environment are related to metabolic, physiological, genetic or epigenetic pathways, all important to sugarcane productivity. Mutual shading observed in the field seems to change the phase of expression of the sugarcane circadian clock. Besides, alternative splicing events have been reported for circadian clock genes under low temperature conditions and multiple alleles of circadian clock genes are expressed and their expression is likely to be seasonally regulated.

O relógio biológico de plantas é uma rede regulatória de grande relevância para a adaptação dos organismos ao ambiente. Essa rede é composta por diversas vias de controle transcricional e pós-transcricional que se retroalimentam e geram ritmos biológicos. O controle exercido pelo relógio pode ser observado nos mais diversos aspectos da fisiologia e desenvolvimento de plantas. No presente projeto de pesquisa foi investigada a relação entre o relógio biológico e a sinalização por auxinas, uma classe de fitohormônios, em cana-de-açúcar. Foram utilizadas técnicas de expressão gênica, como RT-qPCR, para definição de um protocolo robusto de avaliação de respostas transcricionais a auxinas em plântulas de cana-de-açúcar geradas por organogênese direta. Após 1h da aplicação de 80 µM auxina sintética ácido 1-naftalenoacético, foi possível observar controle transcricional evidente exercido pela aplicação de auxina sobre alguns genes. Também foi observado variação na resposta obtida, dependendo do horário do ciclo circadiano em que o estímulo era oferecido. Esse fenômeno de controle temporal sobre a resposta a um estímulo é chamado gating, sendo de grande relevância para a atuação do relógio biológico de plantas. A partir dessas observações foram realizadas análises de expressão gênica em larga escala, usando oligoarranjos, para compreensão mais aprofundada da conexão entre o relógio biológico e a sinalização por auxinas em cana-de-açúcar. Entre os genes diferencialmente expressos após estímulo com auxina, foi verificado grande presença de genes relacionados a respostas contraestresse biótico. Além disso, as respostas observadas devem estar sobre o controle do relógio biológico de cana-de-açúcar. Diversos genes relacionados a combate a infecções, como quitinases e taumatinas, tiveram sua expressão alterada após aplicação de auxinas, sendo possível observar diferenças no padrão de expressão dos genes dependendo do horário em que auxina era aplicada. Dessa forma, o relógio biológico de cana-de-açúcar, a partir da sinalização por auxinas, deve exercer controle sobre as respostas a estresses bióticos nesse organismo. Os dados obtidos são inéditos e podem contribuir para o aumento da produtividade de cana-de-açúcar assim como para o desenvolvimento de novas ferramentas biotecnológicas focadas nesse cultivar, o qual apresenta grande relevância econômica / The circadian clock is a regulatory network with great relevance to fitness of plants. This network creates biological rhythms, influencing plants metabolism and their interaction with the environment. The clock is composed of interlocking feedback transcriptional and post-transcriptional pathways. In the presente study, we investigated the interconnection between circadian clock and signaling through auxins, a group of phytohormones with great impact to plant biology. Using RT-qPCR, it was established a protocol to measure transcriptional responses after synthetic auxin 1-naphtalenacetic acid (NAA) treatment. The biological material used was leaves of sugarcane plantlets generated by direct organogenesis. After 1h treatment with 80 µM NAA, we observed obvious transcriptional responses in sugarcane plantlets. It was also possible to detect alterations of transcriptional responses according to the moment when the stimulus was offered. This temporal control is called gating and is of great relevance to plant circadian clocks. We then performed transcriptomic analysis, using oligoarrays, to get a deeper understanding of the results obtained. Indeed, it was verified that auxin stimulus is connected to biotic stress transcriptional responses and that these responses are clock-controlled. Transcripts coding for proteins like chitinases and thaumatins, which are related to biotic stress responses, were differentially expressed after auxin treatment. Also, the response of most genes was daytime-dependent. We conclude that sugarcane circadian clock, through auxin signaling, might exert control under biotic stressresponses in sugarcane. The data obtained are novelty and may contribute to increase sugarcane productivity and/or to development of new biotechnological tools dedicated to this cultivar.

O relógio biológico é um mecanismo molecular autossustentado gerador de ritmos. Ele integra vias de percepção das condições ambientais com um oscilador central para gerar respostas fisiológicas rítmicas em escalas diária e sazonal. Nas plantas, o relógio biológico está associado a vias metabólicas e fisiológicas importantes, como fotossíntese. Na cana-de-açúcar, uma gramínea de grande interesse econômico, estudos realizados em condições circadianas mostraram que o relógio biológico tem uma influência superior àquela vista em outras plantas. Assim, este trabalho visa a compreender os mecanismos de funcionamento do oscilador central do relógio biológico da cana-de-açúcar crescida em campo. Para tanto, foram investigados o transcriptoma de diferentes órgãos da cana-de-açúcar; a expressão de isoformas alternativas e de múltiplos alelos dos genes do relógio biológico da cana; e o efeito do sombreamento mútuo das plantas em campo sobre o funcionamento do relógio biológico. Os resultados obtidos sugerem que o relógio biológico é funcional e sincronizado entre os diferentes órgãos da cana-de-açúcar analisados. Os transcritos regulados sinergicamente pelo relógio biológico e pelo ambiente flutuante pertencem a vias metabólicas, fisiológicas e de regulação gênica e epigenéticas todas essenciais à produtividade da cana-de-açúcar. O sombreamento mútuo observado em campo parece alterar a fase de expressão de genes do relógio biológico da cana-de-açúcar. Além disso, eventos de splicing alternativo foram observados nos genes do relógio biológico em condições de baixa temperatura e múltiplos alelos dos genes do relógio biológico são expressos e a regulação de sua expressão parece ser sazonal. / The circadian clock is a self-sustaining molecular mechanism that generates rhythms. It perceives the environmental conditions and connects this pathway with its central oscillator, generating daily and seasonal rhythms of physiological responses. In plants, the circadian clock is associated with major metabolic and physiological pathways. In sugarcane, an economically important grass, previous studies showed that the circadian clock has the largest influence on plants seen so far under circadian conditions. This work aims to understand how the central oscillator of the circadian clock works in field-grown sugarcane. Thus, the transcriptome from different sugarcane organs; the expression of alternative isoforms and multiple alleles of circadian clock genes; and the effect of mutual shading in the field on the circadian clock function were analyzed. The results suggest that there is a functional and synchronized circadian clock in the different sugarcane organs. The transcripts regulated synergistically by the circadian clock and the variable environment are related to metabolic, physiological, genetic or epigenetic pathways, all important to sugarcane productivity. Mutual shading observed in the field seems to change the phase of expression of the sugarcane circadian clock. Besides, alternative splicing events have been reported for circadian clock genes under low temperature conditions and multiple alleles of circadian clock genes are expressed and their expression is likely to be seasonally regulated.

O relógio biológico de plantas é uma rede regulatória de grande relevância para a adaptação dos organismos ao ambiente. Essa rede é composta por diversas vias de controle transcricional e pós-transcricional que se retroalimentam e geram ritmos biológicos. O controle exercido pelo relógio pode ser observado nos mais diversos aspectos da fisiologia e desenvolvimento de plantas. No presente projeto de pesquisa foi investigada a relação entre o relógio biológico e a sinalização por auxinas, uma classe de fitohormônios, em cana-de-açúcar. Foram utilizadas técnicas de expressão gênica, como RT-qPCR, para definição de um protocolo robusto de avaliação de respostas transcricionais a auxinas em plântulas de cana-de-açúcar geradas por organogênese direta. Após 1h da aplicação de 80 µM auxina sintética ácido 1-naftalenoacético, foi possível observar controle transcricional evidente exercido pela aplicação de auxina sobre alguns genes. Também foi observado variação na resposta obtida, dependendo do horário do ciclo circadiano em que o estímulo era oferecido. Esse fenômeno de controle temporal sobre a resposta a um estímulo é chamado gating, sendo de grande relevância para a atuação do relógio biológico de plantas. A partir dessas observações foram realizadas análises de expressão gênica em larga escala, usando oligoarranjos, para compreensão mais aprofundada da conexão entre o relógio biológico e a sinalização por auxinas em cana-de-açúcar. Entre os genes diferencialmente expressos após estímulo com auxina, foi verificado grande presença de genes relacionados a respostas contraestresse biótico. Além disso, as respostas observadas devem estar sobre o controle do relógio biológico de cana-de-açúcar. Diversos genes relacionados a combate a infecções, como quitinases e taumatinas, tiveram sua expressão alterada após aplicação de auxinas, sendo possível observar diferenças no padrão de expressão dos genes dependendo do horário em que auxina era aplicada. Dessa forma, o relógio biológico de cana-de-açúcar, a partir da sinalização por auxinas, deve exercer controle sobre as respostas a estresses bióticos nesse organismo. Os dados obtidos são inéditos e podem contribuir para o aumento da produtividade de cana-de-açúcar assim como para o desenvolvimento de novas ferramentas biotecnológicas focadas nesse cultivar, o qual apresenta grande relevância econômica / The circadian clock is a regulatory network with great relevance to fitness of plants. This network creates biological rhythms, influencing plants metabolism and their interaction with the environment. The clock is composed of interlocking feedback transcriptional and post-transcriptional pathways. In the presente study, we investigated the interconnection between circadian clock and signaling through auxins, a group of phytohormones with great impact to plant biology. Using RT-qPCR, it was established a protocol to measure transcriptional responses after synthetic auxin 1-naphtalenacetic acid (NAA) treatment. The biological material used was leaves of sugarcane plantlets generated by direct organogenesis. After 1h treatment with 80 µM NAA, we observed obvious transcriptional responses in sugarcane plantlets. It was also possible to detect alterations of transcriptional responses according to the moment when the stimulus was offered. This temporal control is called gating and is of great relevance to plant circadian clocks. We then performed transcriptomic analysis, using oligoarrays, to get a deeper understanding of the results obtained. Indeed, it was verified that auxin stimulus is connected to biotic stress transcriptional responses and that these responses are clock-controlled. Transcripts coding for proteins like chitinases and thaumatins, which are related to biotic stress responses, were differentially expressed after auxin treatment. Also, the response of most genes was daytime-dependent. We conclude that sugarcane circadian clock, through auxin signaling, might exert control under biotic stressresponses in sugarcane. The data obtained are novelty and may contribute to increase sugarcane productivity and/or to development of new biotechnological tools dedicated to this cultivar.