Orientador: Maria Luiza Silveira Mello / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-07T20:32:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mampumbu_AndreRoberto_D.pdf: 659647 bytes, checksum: 40d0a48fa1d02750dffb30ae80b25445 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: O gênero Melipona (abelhas sem ferrão) tem sido dividido em dois grupos, com base no seu conteúdo em heterocromatina revelada com a técnica de banda-C em cromossomos mitóticos. Melipona quadrifasciata e Melipona rufiventris apresentam, respectivamente, níveis baixos e altos de heterocromatina. Na suposição de que cromatina condensada possa ser rica em seqüências de DNA metiladas, M. quadrifasciata e M. rufiventris poderiam então apresentar diferenças em conteúdo de seqüências CpG metiladas. Se isso acontecesse, as diferenças poderiam ser reveladas pela comparação de valores Feulgen-DNA obtidos por análise de imagem de células tratadas com as enzimas de restrição Msp I e Hpa II, que distinguem entre seqüências metiladas e não metiladas. Msp I e Hpa II clivam as seqüências ¿CCGG-, porém não há clivagem pela Hpa II se a citosina do dinucleotídeo central CG for metilada. Neste trabalho, túbulos de Malpighi de larva de último estádio de M. quadrifasciata e M. rufiventris submetidos à reação de Feulgen precedida pelo tratamento com Msp I e Hpa II tiveram suas células analisadas por microespectrofotometria de varredura automática. Para esse material houve necessidade do desenvolvimento prévio de um ajuste metodológico que tornasse a reação de Feulgen reveladora apenas de DNA, visto que ocorria reação plasmal; isto foi conseguido com um tratamento por boridreto de sódio a 5% e acetona/clorofórmio (1:1, v/v) antecedendo a reação de Feulgen. Também, embora a definição de altos e baixos conteúdos de heterocromatina em Melipona pela técnica de banda-C não fosse extensível à cromatina de núcleos interfásicos dos túbulos de Malpighi dessas abelhas, demonstrou-se que a depurinação do DNA em M. quadrifasciata era mais rápida do que a de M. rufiventris, confirmando, maiores teores de cromatina condensada em M. rufiventris. Os valores Feulgen-DNA para a heterocromatina de Melipona rufiventris e para a pouca heterocromatina somada a alguns domínios de eucromatina de Melipona quadrifasciata diminuíram após tratamento com Msp I, porém ficaram inalterados após tratamento com Hpa II. Conclui-se que seqüências CpG metiladas podem estar contidas em diferentes compartimentos cromatínicos, conforme a espécie do gênero Melipona considerada, e que os seus efeitos silenciadores possam atuar induzindo uma mesma fisiologia celular / Abstract: The genus Mellipona has been divided into two groups based on its heterochromatin content revealed by C-banding pattern in mitotic chromosomes. Melipona quadrifasciata and Melipona rufiventris show low and high heterochromatin content, respectively. Supposing that condensed chromatin may be rich in DNA methylated sequences, M quadrifasciata and M. rufiventris could, thus, show differences regarding their content of CpG methylated sequences. In this situation, such differences could be revealed by comparing the Feulgen-DNA values acquired after image analysis of cells treated with restriction enzymes Msp I and Hpa II, which distinguish between methylated and nonmethylated sequences. Msp I and Hpa II break the CCGG sequences. Nevertheless, Hpa II is ubable to break the DNA strand if the cytosine from the central nucleotide pair CG is methylated. In this work, Malpighian tubules from larvae from the last stage of M. quadrifasciata and M. rufiventris, subjected to the Feulgen reaction after by treatment with Msp I and Hpa II, were analysed in automatic scanning microspectrophotometry. Since a plasmal reaction was observed in this material, it was previously necessary the development of a methodological adjustement to make the Feulgen reaction specific to DNA. This was achieved by treatment of material with 5% sodium borohydrade followed by acetone-chloroform (1:1, v/v) before the Feulgen reaction. Also, although the definition of high and low heterochromatin content in Melipona after C-banding technique is not applicable to the chromatin of interphasic nuclei in Malpighian tubules of bees, it was demonstrated that DNA depurination in M. quadrifasciata was faster than that of M. rufiventris, thus confirming that this species has a higher condensed chromatin content. The Feulgen-DNA values for the heterochromatin of Melipona rufiventris, and for the heterochromatin besides some euchromatic domains of Melipona quadrifasciata, decreased after treatment with Msp I, remaining, however, unaltered after treatment with Hpa II. In conclusion, methylated CpG sequences may be part of different chromatin compartments, according to the considered species of the genus Melipona, and that their silencing effects may act by inducing the same cell physiology / Doutorado / Biologia Celular / Doutor em Biologia Celular e Estrutural

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho utilizou-se a técnica fluorescência de raios X usando radiação síncrotron (SR-TXRF) para estudar, quantitativamente, o transporte de cloro, potássio e cálcio na hemolinfa, urina e túbulos de Malpighi (TM) em ninfas de quinto estágio do Rhodnius prolixus (R. prolixus), considerando a excreção destes elementos em diferentes dias após o repasto sanguíneo. R. prolixus é um dos principais vetores do Trypanosoma cruzi, agente causador da doença de Chagas. R. prolixus fornece um sistema modelo particularmente útil porque seus TMs tanto secretam quanto reabsorvem íons a taxas elevadas. Os TMs filtram a hemolinfa e secretam um líquido que é muitas vezes comparado com a urina primária em vertebrados. Os resultados obtidos mostram que a concentração de potássio na urina é substancialmente maior do que na hemolinfa. A concentração de cloro na hemolinfa é menor do que na urina, mas a diferença não é tão marcada como no caso do potássio. No caso do Rhodnius é razoável interpretar a elevada concentração de potássio na urina como adaptativo para o problema de excreção imediato do inseto. A concentração de cálcio nos TMs é substancialmente maior em comparação com os valores encontrados na hemolinfa e urina. Este resultado mostra que o cálcio é retido no corpo do R. prolixus e pouco eliminado. Os resultados obtidos estão coerentes com a literatura. Avaliou-se também o efeito no transporte de Cl, K e Ca após um repasto de sangue de coelho contaminado com HgCl2 de modo a avaliar o efeito da presença deste metal tóxico no balanço iônico nos fluidos de excreção urina e hemolinfa e também pelo principal órgão de transporte, os túbulos de Malpighi. As excreções de Cl e K pela urina são afetadas pela ingestão. Este resultado é esperado levando-se em consideração a ingestão de excesso de Cl através do HgCl2. O transporte de Cl, K e Ca na hemolinfa do Rhodnius prolixus não é afetada pela ingestão de HgCl2. Nos túbulos de Malpighi, as altas concentrações de Ca obtidas foram comparáveis àquelas encontradas nos insetos controle. Pode-se concluir que SR-TXRF é um método muito promissor para análises diretas, rápidas e confiáveis para a quantificação simultânea de elementos envolvidos na regulação do transporte e em todo o sistema excretor de insetos. Além disso, o estudo do transporte e a excreção de elementos no inseto Rhodnius prolixus abrem oportunidade para a maior compreensão de efeitos da poluição em espécies de invertebrados. / In this work, we investigated changes in the concentrations of Cl, K and Ca, in 5th instar using total reflection X-ray fluorescence Rhodnius prolixus with synchrotron radiation (SR-TXRF). The elements were quantified using urine, hemolymph and Malpighian tubules samples collected on different days after a blood meal. Rhodnius prolixus is one of the most important vectors of the Trypanosoma cruzi, causative agent of Chagas? disease. R. prolixus provides a particularly useful model system because its MTs both secrete and reabsorb ions at high rates. The TMs filter hemolymph and secrete a liquid that is often compared with the primary urine in vertebrates. The experimental results showed that the concentration of potassium in the urine is substantially greater than in the hemolymph. The concentration of chlorine in the hemolymph is generally less than in the urine, but the difference is not so marked as in the case of potassium. In the case of Rhodnius, it is reasonable to interpret the high concentration of potassium in the urine as adaptive to the animals? immediate excretory problem. The concentration of calcium in the TMs is substantially greater than in both the hemolymph and the urine. This result shows that that calcium is retained in the body and not eliminated. These results are in accordance with the literature. We also investigated whether dietary mercury contamination may influence the transport of Cl, K and Ca by the hemolymph, urine and Malpighian tubules of R. prolixus fed on blood containing HgCl2. The results suggested that dietary Hg contamination may influence the Cl and K contents during excretion of the urine. It was expected considering the large amounts of chlorine ingested by Rhodnius prolixus in its meals of blood containing HgCl2. Statistical analysis showed no significant variation in all elements contents for hemolymph samples. The main conclusion which can be drawn from the results is that in all the insects studied calcium is deposited in Malpighian tubules. These observations point out that the analytical approach of the SR-TXRF method can be efficiently used to measure elements involved in the transport regulation into insect Malpighian tubules and also provides useful data concerning the biological effects of pollution on invertebrate species.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:20:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4406.pdf: 2884968 bytes, checksum: a40d69433ee7cef0093f66b8c32c1bb8 (MD5) Previous issue date: 2012-03-06 / Universidade Federal de Minas Gerais / Bioluminescence in beetles is dependent on luciferase which evolved from AMP/CoA ligases. The cDNA of a luciferase-like enzime was cloned from the Malpighian tubules of Zophobas morio mealworm (Coleoptera: Tenebrionidae). The gene product of this cDNA displays weak luminescence and it is composed of 528 aminoacids residues with N-terminal and C-terminal sequences signal addressed to smooth endoplasmic reticulum membrane. Although having a low identity (26-32%) with beetle luciferases, this enzyme is a reasonable protoluciferase model to investigate the origin and evolution of beetle luciferases. The luciferin binding site is higly conserved among the beetle luciferases. However, in this protoluciferase of Z. morio, most of these residues of this motif are substituted by others. Using a site-directed mutagenesis survey some of aminoacids residues of this protoluciferase, which are located at correspondent luciferin binding site of luciferases, were replaced by the conserved residues of beetle luciferases. Most of the substitutions had negative effect on the luminescent activity, however, the substitution I327T, which is located in a β-hairpin motif close to the luciferin binding site, improved the luminescence activity. Such substitution indicates the importance of this motif for luciferase activity and indicates a possible route for the evolution of bioluminescence function of beetle luciferase. Since this enzyme is located in the Malpighian tubules, which are involved in excretion and metabolization of carboxylic substrates, this enzyme could be involved to excretion the some type of chemical compound. Regardless of the function the results show that the potential for bioluminescent activity is older and probably arose before the divergences of the Coleoptera bioluminescent families. / A bioluminescência em coleópteros é dependente das luciferases, enzimas que evoluíram das AMP-CoA ligases. O cDNA de uma enzima tipo-luciferase foi clonado dos túbulos de Malphighi de larvas de Zophobas morio (Coleoptera: Tenebrionidae). O produto gênico deste cDNA mostra naturalmente uma fraca luminescência na presença de MgATP e luciferina e possui 528 aminoácidos com sequências sinal na região N-terminal e C-terminal endereçadas a membrana do retículo endoplasmático liso. Apesar de ter uma baixa identidade (26-32%) com as luciferases de vaga-lumes, esta enzima é um modelo apropriado de protoluciferase para investigar a origem e evolução das luciferases de besouros. O sítio de ligação da luciferina é altamente conservado entre todas as luciferases de besouros; na protoluciferase de Z. morio porém, a maioria dos resíduos desta região é substituído por outros. Utilizando-se a técnica de mutagênese sitio-dirigida, alguns resíduos de aminoácidos desta protoluciferase, que são localizados na correspondente região do sítio ativo das luciferases, foram substituídos pelos resíduos conservados das luciferases. A maioria das substituições teve um efeito negativo sobre a atividade luminescente. Porém, a substituição I327T, cujo resíduo é localizado em um motivo grampo β, perto do sítio de ligação da luciferina, aumentou sua atividade luminescente. Tal substituição mostra a importância deste motivo para a atividade luciferásica e indica uma possível rota de evolução das luciferases de coleópteros. Uma vez que esta enzima foi extraída dos túbulos de Malpighi, é possível que esteja envolvida com a excreção de algum composto químico. Independente de sua função, os resultados do presente trabalho sugerem que o potencial para atividade bioluminescente é bem antigo nas ligases e provavelmente evoluíram antes da divergência das famílias de coleópteros bioluminescentes.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho utilizou-se a técnica fluorescência de raios X usando radiação síncrotron (SR-TXRF) para estudar, quantitativamente, o transporte de cloro, potássio e cálcio na hemolinfa, urina e túbulos de Malpighi (TM) em ninfas de quinto estágio do Rhodnius prolixus (R. prolixus), considerando a excreção destes elementos em diferentes dias após o repasto sanguíneo. R. prolixus é um dos principais vetores do Trypanosoma cruzi, agente causador da doença de Chagas. R. prolixus fornece um sistema modelo particularmente útil porque seus TMs tanto secretam quanto reabsorvem íons a taxas elevadas. Os TMs filtram a hemolinfa e secretam um líquido que é muitas vezes comparado com a urina primária em vertebrados. Os resultados obtidos mostram que a concentração de potássio na urina é substancialmente maior do que na hemolinfa. A concentração de cloro na hemolinfa é menor do que na urina, mas a diferença não é tão marcada como no caso do potássio. No caso do Rhodnius é razoável interpretar a elevada concentração de potássio na urina como adaptativo para o problema de excreção imediato do inseto. A concentração de cálcio nos TMs é substancialmente maior em comparação com os valores encontrados na hemolinfa e urina. Este resultado mostra que o cálcio é retido no corpo do R. prolixus e pouco eliminado. Os resultados obtidos estão coerentes com a literatura. Avaliou-se também o efeito no transporte de Cl, K e Ca após um repasto de sangue de coelho contaminado com HgCl2 de modo a avaliar o efeito da presença deste metal tóxico no balanço iônico nos fluidos de excreção urina e hemolinfa e também pelo principal órgão de transporte, os túbulos de Malpighi. As excreções de Cl e K pela urina são afetadas pela ingestão. Este resultado é esperado levando-se em consideração a ingestão de excesso de Cl através do HgCl2. O transporte de Cl, K e Ca na hemolinfa do Rhodnius prolixus não é afetada pela ingestão de HgCl2. Nos túbulos de Malpighi, as altas concentrações de Ca obtidas foram comparáveis àquelas encontradas nos insetos controle. Pode-se concluir que SR-TXRF é um método muito promissor para análises diretas, rápidas e confiáveis para a quantificação simultânea de elementos envolvidos na regulação do transporte e em todo o sistema excretor de insetos. Além disso, o estudo do transporte e a excreção de elementos no inseto Rhodnius prolixus abrem oportunidade para a maior compreensão de efeitos da poluição em espécies de invertebrados. / In this work, we investigated changes in the concentrations of Cl, K and Ca, in 5th instar using total reflection X-ray fluorescence Rhodnius prolixus with synchrotron radiation (SR-TXRF). The elements were quantified using urine, hemolymph and Malpighian tubules samples collected on different days after a blood meal. Rhodnius prolixus is one of the most important vectors of the Trypanosoma cruzi, causative agent of Chagas? disease. R. prolixus provides a particularly useful model system because its MTs both secrete and reabsorb ions at high rates. The TMs filter hemolymph and secrete a liquid that is often compared with the primary urine in vertebrates. The experimental results showed that the concentration of potassium in the urine is substantially greater than in the hemolymph. The concentration of chlorine in the hemolymph is generally less than in the urine, but the difference is not so marked as in the case of potassium. In the case of Rhodnius, it is reasonable to interpret the high concentration of potassium in the urine as adaptive to the animals? immediate excretory problem. The concentration of calcium in the TMs is substantially greater than in both the hemolymph and the urine. This result shows that that calcium is retained in the body and not eliminated. These results are in accordance with the literature. We also investigated whether dietary mercury contamination may influence the transport of Cl, K and Ca by the hemolymph, urine and Malpighian tubules of R. prolixus fed on blood containing HgCl2. The results suggested that dietary Hg contamination may influence the Cl and K contents during excretion of the urine. It was expected considering the large amounts of chlorine ingested by Rhodnius prolixus in its meals of blood containing HgCl2. Statistical analysis showed no significant variation in all elements contents for hemolymph samples. The main conclusion which can be drawn from the results is that in all the insects studied calcium is deposited in Malpighian tubules. These observations point out that the analytical approach of the SR-TXRF method can be efficiently used to measure elements involved in the transport regulation into insect Malpighian tubules and also provides useful data concerning the biological effects of pollution on invertebrate species.