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Amostras de Didemnum psammatodes foram coletadas em Icapuí (CE) e Trairi (CE). O extrato metanólico de D. psammatodes, proveniente de Icapuí, foi submetido a processo de fracionamento e purificação por diversas técnicas cromatográficas, obtendo-se quatro nucleosídeos (2-deoxiuridina, 2-deoxiinosina, timidina e 2-deoxiguanosina), três esteróides em mistura (colestanol, colestanona e estigmasterol) e três derivados do glicerol éter em mistura (2,3-propanodiol, 1- heptadeciloxi; álcool batílico e 2,3-propanodiol, 1-nonadeciloxi). O extrato metanólico de D. psammatodes, proveniente de Trairi, foi inicialmente particionado, originando as fases aquosa, hexânica, clorofórmica, butanólica e hidroalcoólica. A fase hexânica inibiu o ciclo celular de ovos de ouriço do mar e exibiu toxicidade em células tumorais. Ela foi fracionada por técnicas cromatográficas e obtiveram-se três ácidos graxos metilados em mistura (miristato de metila, palmitato de metila e estearato de metila), dois esteróides em mistura (colestanol e colestanona), dois ácidos graxos em mistura (ácido palmítico e ácido esteárico) e três derivados do glicerol éter em mistura (2,3-propanodiol, 1-heptadeciloxi; álcool batílico e 2,3- propanodiol, 1-nonadeciloxi). A fase clorofórmica também inibiu o ciclo celular de ovos de ouriço do mar e exibiu toxicidade em células tumorais. Ela foi fracionada por técnicas cromatográficas e obtiveram-se seis ácidos graxos em mistura (ácido láurico, ácido mirístico, ácido pentadecanóico, ácido palmítico, ácido margárico e ácido esteárico). A fase aquosa foi submetida ao processo de fracionamento e purificação por diversas técnicas cromatográficas, obtendo-se dois nucleosídeos (uridina e timidina) e um núcleo purínico (hipoxantina). A fase butanólica resultou no isolamento e identificação de dois nucleosídeos (2-deoxiguanosina e timidina). Amostras de Eudistoma vannamei foram coletadas em São Gonçalo do Amarante (CE). O extrato metanólico de E. vannamei foi particionado, originando as fases hexânica e hidroalcoólica. A fase hexânica inibiu o ciclo celular de ovos de ouriço do xi mar e exibiu toxicidade em células de linhagem B-16. Ela foi fracionada por técnicas cromatográficas e obtiveram-se cinco ácidos graxos metilados (miristato de metila, palmitato de metila, estearato de metila, palmitoleato de metila e oleato de metila), dois esteróides (colestanona e colesterol) e cinco ácidos graxos (ácido mirístico, ácido pentadecanóico, ácido palmítico, ácido margárico e ácido esteárico). A fase hidroalcoólica resultou no isolamento e identificação de dois nucleosídeos (guanosina e adenosina). As substâncias foram identificadas por métodos espectroscópicos e cromatográficos, comparando-se os valores obtidos com aqueles da literatura e padrões. Os nucleosídeos 2-deoxiuridina e 2-deoxiguanosina inibiram o ciclo celular de ovos de ouriço do mar em ambas fases examinadas. Os ácidos graxos metilados de D. psammatodes, o ácido palmítico junto com ácido esteárico e os derivados do glicerol éter inibiram o ciclo celular de ovos de ouriço do mar durante a primeira divisão. Os ácidos graxos metilados de D. psammatodes apresentaram maior toxicidade nas linhagens tumorais analisadas, sendo que a mistura de ácidos graxos metilados de E. vannamei também mostrou toxicidade em células tumorais leucêmicas. Ambas amostras de ácidos graxos metilados mostraram efeitos antiproliferativos e citotóxicos e estas atividades envolveram a inibição da síntese de DNA e indução de apoptose e necrose. / Samples of Didemnum psammatodes were collected in Icapui (Ceara State) and Trairi (Ceara State). The methanolic extract from D. psammatodes, acquired from Icapui, was submitted to fractionation and purification through several chromatographic techniques and were obtained four nucleosides (2?-deoxyuridine, 2- deoxyinosine, thyimidine, and 2?-deoxyguanosine), three steroids in mixture (cholestanol, cholestanone, and stigmasterol) and three glyceryl ethers in mixture (2,3-propanediol, 1-(heptadecyloxy), batyl alcohol, and 2,3-propanediol, 1- (nonadecyloxy)). The methanolic extract from D. psammatodes, acquired from Trairi, was initially partitionated, giving rise to aqueous, hexane, chloroform, and butanol phases. The hexane phase inhibited the sea urchin egg cell cycle and exhibited toxicity in tumor cell lines. It was fractionated by several chromatographic techniques and obtained three fatty acid methyl esters in mixture (methyl myristate, methyl palmitate, and methyl stearate), four steroids in mixture (cholestanol and cholestanone), two fatty acids in mixture (palmitic acid and stearic acid) and three glyceryl ethers in mixture (2,3-propanediol, 1-(heptadecyloxy), batyl alcohol, and 2,3- propanediol, 3-(nonadecyloxy)). The chloroform phase also inhibited the sea urchin egg cell cycle and exhibited toxicity in tumor cell lines. It was fractionated through several chromatographic techniques and obtained six fatty acids in mixture (lauric acid, myristic acid, pentadecanoic acid, palmitic acid, margaric acid, and stearic acid). The aqueous phase was submitted to fractionation and purification by several chromatographic techniques and obtained two nucleosides (uridine and thymidine) and one purinic nucleus (hypoxanthine). The butanol phase resulted in the isolation and identification of two nucleosides (2?-deoxyguanosine and thymidine). Samples of Eudistoma vannamei were collected in São Gonçalo do Amarante (Ceara State). The methanolic extract from E. vannamei was partitionated, giving rise to hexane and hydroalcoholic phases. The hexane phase inhibited the sea urchin egg cell cycle and xiii exhibited toxicity in cell line B-16. It was fractionated by chromatographic techniques and obtained five fatty acid methyl esters in mixture (methyl myristate, methyl palmitate, methyl stearate, methyl palmitoleate, and methyl oleate), two steroids (cholestanol and cholesterol), and five fatty acids (myristic acid, pentadecanoic acid, palmitic acid, margaric acid, and stearic acid). The hydroalcoholic phase resulted in the isolation and identification of two nucleosides (guanosine and adenosine). The substances were identified by spectroscopic and chromatographic methods comparing the obtained values with those of the literature and standards. The nucleosides 2?-deoxyuridine and 2?-deoxyguanosine inhibited the sea urchin egg cell cycle in both stages. The fatty acid methyl esters from D. psammatodes, the palmitic acid plus stearic acid and the glyceryl ethers inhibited the sea urchin egg cell during first cleavage. The fatty acid methyl esters from D. psammatodes presented the highest toxicity in the cell lines tested and the mixture of fatty acid methyl esters from E. vannamei showed toxicity to leukemia cell lines too. Both samples of fatty acid methyl esters showed antiproliferative and cytotoxic effects and these activities involved the inhibition of DNA synthesis and induction of both necrosis and apoptosis.

Chez l’ascidie coloniale Botryllus schlosseri, en plus de l’embryogénèse existent deux voies de développement aboutissant à la production de la même structure : l’organisme adulte ou zooide. Ces développements alternatifs ont lieu lors de processus biologiques distincts : le bourgeonnement palléal (BP) et le bourgeonnement vasculaire (BV). Le BP est un processus de multiplication asexuée présentant une ontogénèse stéréotypée. En revanche, le BV est un phénomène régénératif, induit dans les vaisseaux sanguins de la colonie par l’ablation de tous les zooides et bourgeons palléaux. Mes travaux de recherche ont eu pour objectif de caractériser les bases moléculaires et cellulaires régissant le BP et le BV chez B. schlosseri. L’étude de gènes marqueurs des lignées méso-, endo- et ectodermiques a révélé l’existence de territoires présomptifs pour chacune de ces lignées, dès les premiers stades du BV et du BP, et suggéré l’existence d’un programme unique aux deux processus. Les lignées neurales et musculaires ont été étudiées plus en détail lors du BP, indiquant un double rôle potentiel, neuro- et myo-génétique, au tube dorsal, une structure jusqu’à présent uniquement associée au système nerveux. Une caractérisation morphologique poussée a mené à l’identification de stades précoces stéréotypés du BV lors de la régénération. Enfin, l’analyse de transcriptomes de différents stades du BP et de la régénération ont initié l’étude non biaisée des bases moléculaires du bourgeonnement chez Botryllus. L’objectif à long terme de ces travaux est de décrypter les bases moléculaires et génétiques facilitant, chez les métazoaires, l’évolution de voies de développement alternatives. / In addition to embryogenesis, the colonial ascidians Botryllus schlosseri evolved two alternative developmental pathways leading to the same final structure: the adult body, or zooid. These non-embryonic ontogenesis occur during distinct biological processes: palleal budding (PB) and vascular budding (VB). PB is a process of asexual propagation, with a very stereotyped morphogenesis. Conversely, VB is a purely regenerative phenomenon, induced in the vascular system of the colony by the ablation of all zooids and palleal buds. My research work followed the objective to characterize the molecular and cellular basis of both PB and VB in B. schlosseri. The study of meso-, endo- and ectodermal lineage marker genes revealed the existence of presumptive territories of these lineages in the early palleal and vascular buds and that a single developmental program was launched in both VB and PB. Neural and muscle fates were studied in more detail for PB, indicating a potential double function, both neuro- and myo-genic for the dorsal tube, a structure so far associated with the nervous system only. A detailed morphological description of VB allowed to identify stereotyped stages during early regeneration. Eventually, a transcriptomic characterization of early VB and PB processes initiated an unbiased study of the molecular basis underlying the budding phenomenon in Botryllus. The overall goal of these research works is to unravel the molecular and genetic basis that facilitated, in Botryllus and globally in metazoan, the evolution of alternative developmental pathways.

京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(理学) / 甲第22283号 / 理博第4597号 / 新制||理||1659(附属図書館) / 京都大学大学院理学研究科生物科学専攻 / (主査)准教授 佐藤 ゆたか, 教授 高橋 淑子, 准教授 秋山 秋梅 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Science / Kyoto University / DGAM

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2017-11-09T13:03:21Z No. of bitstreams: 1 PATRICIA MARTINS VIDAL - MESTRADO - 2012.pdf: 1607565 bytes, checksum: 439432f8134cd62212ab440c086ec16a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-09T13:03:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PATRICIA MARTINS VIDAL - MESTRADO - 2012.pdf: 1607565 bytes, checksum: 439432f8134cd62212ab440c086ec16a (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geoquímica, Niterói, RJ / necessidade no estabelecimento de prioridades para decisões de gerenciamento ambiental. O objetivo deste trabalho é o uso de organismos filtradores do grupo Ascidiacea como bioindicadores para a avaliação da contaminação em ecossistemas costeiros do Estado do Rio de Janeiro em relação a poluição/risco ecotoxicológico por mercúrio. Foram escolhidas três baías do sistema costeiro do Estado do Rio de Janeiro com diferentes graus de degradação: Baía de Guanabara (BG) amplamente poluída; Baía de Sepetiba (BS), com algumas áreas contaminadas e Baía da Ribeira (BR), com alterações antrópicas localizadas. Em cada baía, foi selecionado um ponto de coleta e capturados, durante a maré baixa, aproximadamente trinta indivíduos. As ascídias coletadas foram colocadas em sacos plásticos, lacrados, identificados e congelados. Uma vez no laboratório, os organismos foram identificados, a nível de espécie, e pesados (peso úmido). A determinação das concentrações de mercúrio total (HgT) nos organismos foi realizado no Laboratório de Especiação de Mercúrio Ambiental (LEMA) no CETEM/MCT. Para tal, foi utilizado um aparelho de absorção atômica portátil (LUMEX), específico para análises de HgT por espectrofotometria de absorção baseada no diferencial Zeeman. A determinação do metal foi feita tanto na parte interna das ascídias quanto em sua túnica de revestimento. Para a espécie Styela plicata, encontrada na BG e BS, apesar de não haver diferença significativa, foram observadas maiores [HgT], tanto na túnica quanto na parte interna, nas ascídias de BS. Tais resultados tornam-se mais evidentes ao comparamos as estações Pilar Niterói (ambiente altamente poluído) e Pilar Canal Central (ambiente menos poluído devido à intensa circulação das águas) da BG, tanto entre si, quanto em relação às amostras dessa espécie na BS. Em relação à Phallusia nigra, espécie encontrada na BR, a [HgT] foi maior na parte interna desses organismos do que os da BG e BS. As maiores [HgT] foram observadas na túnica, para as três baías, e não houve diferença significativa entre elas. Não houve correlação entre o peso (tamanho) das ascídas e a [HgT] em seus tecidos. Como a composição bioquímica da túnica de ambas as espécies é similar, a explicação da diferença de concentração do metal entre elas pode residir no fato das células morulares da P. nigra realmente acumularem maior concentração de HgT do que as células de S. plicata. A estimativa dos valores de FBC para ascídia S. plicata, é maior na BS do que na BG. O mesmo resultado foi observado quando comparado ao FBC das ascídias da BR, indicando uma maior disponibilidade do Hg em ambientes menos poluídos. Este primeiro estudo realizado no país, foi uma tentativa preliminar de avaliação das ascídias como potenciais bioindicadoras de contaminação por Hg. Portanto, como são organismos sésseis e filtradores, um maior esforço amostral para confirmar se a espécie Styela plicata pode estar presente na BR como sugerido no estudo, a fim de possibilitar uma análise comparativa mais completa em termos da gradação da contaminação por mercúrio. / The use of indicators of ecological risk due to pollution of water bodies is a need to establish priorities for environmental management decisions. The objective of this study is the use of filter feeding organisms of ascidians as bioindicators for the assessment of contamination in coastal ecosystems of the State of Rio de Janeiro in relation to pollution / ecotoxicological risk by mercury. We chose three bays of the coastal system of the State of Rio de Janeiro with different degrees of degradation: the Bay of Guanabara (BG) widely polluted; Sepetiba Bay (SB), with some contaminated areas and the Ribeira Bay (RB), with anthropogenic changes located. In each bay, was selected a collection point and captured during low tide, about thirty individuals. The ascidians collected were placed in plastic bags, sealed, identified and frozen. Once in the laboratory, organisms were identified to species level, and weighed (wet weight). The determination of concentrations of total mercury (THg) in organisms was performed at the Laboratory of Environmental Mercury Speciation (LEMA) in CETEM / MCT. To this end, we used a portable atomic absorption apparatus (LUMEX), specific analyzes of THg absorption spectrophotometry based on differential Zeeman. The determination of metal was done both on the inside of ascidians and in his coat lining. For the species Styela plicata, found in the BG and BS, although no significant differences were observed higher [THg] in both the tunica and inside, in ascidians BS. These results become more evident when comparing stations Pilar Niterói (highly polluted environment) and Pilar Central Canal (cleaner environment due to the intense movement of water) BG, both among themselves and in relation to samples of this species in the BS. Regarding Phallusia nigra species found in BR, [THg] was greater in the inner part of the bodies of BG and BS. The highest [THg] were observed in the tunica, for the three bays, and there was no significant difference between them. There was no correlation between the weight (size) of ascídas and [THg] in their tissues. As the biochemical composition of the coat of both species is similar, the explanation of the difference in concentration of the metal between them may lie in the fact that morulares cells of P. nigra actually accumulate THg higher concentration of cells of S. plicata. The estimated values for FBC ascidian S. plicata, the BS is greater than the BG. The same result was observed when compared to the FBC squirts of BR, indicating a greater availability of Hg in less polluted environments. This first study in the country, was a preliminary attempt to evaluate the ascidians as potential bioindicators of Hg contamination. Therefore, as filtrating and sessile organisms is a major effort to confirm that the sample species Styela plicata BR may be present as suggested in the study in order to facilitate a more complete comparative analysis in accordance with the gradation of mercury contamination.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Este trabalho avaliou, inicialmente, a citotoxicidade dos extratos hidroalcoÃlicos das 10 espÃcies de ascÃdias mais abundantes do litoral cearense atravÃs dos seguintes mÃtodos: toxicidade aguda em larvas de artemias, inibiÃÃo do desenvolvimento dos ovos de ouriÃo-do-mar, potencial hemolÃtico e inibiÃÃo da proliferaÃÃo celular de linhagens tumorais. A espÃcie Eudistoma vannamei mostrou-se a mais ativa em 3 dos 4 ensaios performados, sendo, portanto, selecionada para prosseguir com a caracterizaÃÃo quÃmica e farmacolÃgica de seus princÃpios ativos. O extrato foi particionado em diversos solventes e fracionados por cromatografia em sÃlica gel 60 e sephadex LH-20. A atividade das amostras foi monitorada pelo mÃtodo do MTT. Das 60 amostras coletadas, 15 foram ativas. A CI50 dessas 15 amostras foi verificada, novamente pelo mÃtodo do MTT, em 5 linhagens celulares tumorais: CEM, HL-60, MCF-7, HCT-8 e B-16. As fraÃÃes DCM-14 a DCM-18, derivadas da fase diclorometÃnica e quimicamente muito semelhantes entre si, como evidenciado por CCDC, foram as mais ativas, apresentando CI50 de atà 1,0 ug/mL na maioria das linhagens. A dicetopiperazina 6-etilamino-1-metil-piperazina-2,5-diona foi isolada da fase CHCl2 e detectada como o componente majoritÃrio, no entanto, foi inativa sobre a proliferaÃÃo celular. O espectro de H1RNM das fraÃÃes DCM-14 a 18 indicou, como componentes minoritÃrios, uma sÃrie de derivados desta dicetopiperazina, que nÃo foram identificados. O estudo dos efeitos das fraÃÃes sobre a viabilidade (exclusÃo por azul de tripan), proliferaÃÃo (incorporaÃÃo de BrdU e curva de crescimento) e induÃÃo de morte (morfologia celular â coloraÃÃo por H/E â anexina e coloraÃÃo por BE/AO) nas cÃlulas HL-60 demonstrou que DCM-16 e 17 sÃo as mais fortes redutoras da proliferaÃÃo celular. DCM-16 apresentou um pronunciado efeito inibitÃrio sobre a incorporaÃÃo de BrdU, o que pode indicar uma interferÃncia na duplicaÃÃo de DNA. DCM-17 inibiu satisfatoriamente a incorporaÃÃo de BrdU, mas a induÃÃo de apoptose Ã, aparentemente, seu mecanismo predominante. DCM-14 e 15 tambÃm apresentam perfis de indutoras de apoptose celular, sendo que a Ãltima demonstra alguns indÃcios de atividade necrÃtica. Os efeitos de DCM-18 foram pouco pronunciados. As atividades apresentadas por essas fraÃÃes sÃo concentraÃÃo-dependente e o aumento do tempo de contato intensifica o efeito citotÃxico. / The study, initially, evaluated the citotoxity of the hydro-alcoholic extracts of the 10 most abundant ascidian species from the coast of Cearà (Brazil), through the utilization of the following methods: brine shrimps lethality assay; development inhibition of sea urchin eggs; hemolytic potential, and inhibition of in vitro tumor cell growth. In three of the four assays performed, the Eudistoma vannamei species proved to be the most active one, and it was, therefore, selected for chemical and pharmacological characterization of its active principles. The extract was particionated by various solvents and fractionated by chromatography in silica gel 60 and sephadex LH-20 columns. The samplesâ activities were monitored through the MTT method. Of the 60 collected samples, 15 were active. The IC50 of the 15 samples was evaluated through the MTT method, in 5 tumor cell lines: CEM, HL-60, MCF-7, HCT-8 e B-16. The fractions DCM-14 to DCM-18, derived from the CHCl2 phase and chemically very similar to each other, as indicated by CCDC, were the most active ones, presenting IC50 under 1,0 ug/mL in the majority of lines. The diketopiperazine 6-ethylamino-1-methyl-piperazine-2,5-dione was isolated from CHCl2 phase and identified as the major component, however, it was inactive upon cell proliferation. The H1RNM spectra of DCM 14 to DCM 18 fractions showed a number of compounds derived from that major diketopiperazine, which were not identified, as minor components. The study about the fractions effect upon HL-60âs viability (exclusion by trypan blue), proliferation (BrdU incorporation and growth curve) and cell death induction (cell morphology - H/E staining â annexin and BE/AO) revealed DCM-16 and 17 as the most potent cell proliferation reducers. DCM-16 displayed a pronounced BrdU uptake inhibitory effect, which may indicate interference in the DNA duplication process. DCM-17 showed a satisfactorily inhibition upon BrdU uptake, however, the apoptosis induction seems to be its main mode of action. DCM-14 and 15 also displayed a cell apoptosis inductor profile, while the latter indicated some signs of necrotic activity. The activities presented by these fractions are concentration and time dependent as longer periods with cell contact intensifies its citotoxic effect.

Les ascidies présentent des propriétés remarquables au sein des métazoaires qui en font un modèle particulièrement intéressant pour étudier le fonctionnement et l’évolution des éléments cis-régulateurs dans un contexte développemental. Ciona intestinalis et Phallusia mammillata, deux espèces d’ascidies qui ont divergé il y a environ 300 millions d’années, combinent une grande conservation de leurs processus développementaux avec une grande divergence de leur séquence génomique. Pour comprendre comment « fabriquer » des embryons similaires avec des génomes divergents, nous avons identifié les éléments cis-régulateurs actifs au cours du développement de Ciona intestinalis et Phallusia mammillata en développant et en appliquant la méthode de ChIP-Seq sur des modifications d’histones sur des jeunes gastrulae. La définition puis la validation fonctionnelle de différentes catégories d'éléments cis-régulateurs nous a permis de révéler quelques propriétés de la cis-régulation au sein de génomes compacts et intensément remaniés. En sus, les données que nous avons produites constituent une resource fonctionnelle unique pour la caractérisation des éléments cis-régulateurs chez les ascidies et l'étude de leur évolution au sein des Chordés. / Ascidians display remarkable features within metazoans making them particularly suited for the study of function and evolution of cis-regulatory elements in the context of embryonic development. Ciona intestinalis and Phallusia mammillata, two ascidian species that diverged about 300M years ago, combine high conservation of their developmental processes with high divergence of their genome sequence. To understand how to “make” similar embryos with divergent genomes, we identified active cis-regulatory elements during Ciona intestinalis and Phallusia mammillata development by developing and applying the ChIP-Seq method on histone modifications in early-gastrula embryos. Definition then functional validation of different categories of cis-regulatory elements led us to reveal some features of cis-regulation within compact and highly dynamic genomes. Together, our data constitute a unique functional resource for characterizing cis-regulatory elements in ascidians and questioning their evolution within the Chordates.