O carrapato Rhipicephalus (Boophilus) microplus é responsável por perdas econômicas substanciais na bovinocultura, acarretando o uso intensivo de acaricidas. Problemas com os resíduos químicos presentes na carne e no leite, o custo dos acaricidas e a seleção de populações de carrapato resistentes, têm estimulado o desenvolvimento de métodos de controle alternativos não-químicos. Muito esforço tem sido despendido para o desenvolvimento de uma vacina contra o carrapato, no entanto, seu desenvolvimento depende da identificação de moléculas e caracterização de seus papéis na fisiologia do carrapato. Nesse sentido, entender melhor os processos envolvidos no desenvolvimento embrionário pode ajudar na identificação de alvos para o controle desse ectoparasita. Foi sugerida previamente a participação da Tick Heme-binding Aspartic Proteinase (THAP), uma aspártico-endopeptidase dos ovos do carrapato, na degradação da vitelina. Neste trabalho, nós avaliamos a função fisiológica e as características bioquímicas adicionais dessa proteína. Para identificar os sítios e o perfil de transcrição do gene da THAP, o RNA total foi extraído de intestino, ovário e corpo gorduroso de fêmeas parcialmente e completamente ingurgitadas e de ovos, e analisado por PCR quantitativo. Esta análise revelou que o gene da THAP é transcrito nos três tecidos, porém maior quantidade de mRNA foi detectada no corpo gorduroso e intestino de fêmeas completamente ingurgitadas, onde o processo de vitelogênese já foi iniciado. Nos ovos, a transcrição do gene da THAP não foi detectada. Para investigar a presença da proteína nos tecidos e ovos foi realizado um westen-blot com soro anti-THAP, que revelou a presença, em pequena quantidade, da proteína na hemolinfa, no intestino e no corpo gorduroso. Maior concentração de proteína foi detectada no ovário de fêmeas completamente ingurgitadas e nos ovos durante todo o desenvolvimento embrionário. Também foi observado que a THAP é sintetizada na forma de pró-endopeptidase e depois do início da embriogênese é convertida à forma ativa por autoproteólise. Uma proteína recombinante (rTHAP) foi produzida pela clonagem da região codificadora no vetor de expressão pET43a e expressão em Escherichia coli. Depois da purificação, a rTHAP apresentou atividade enzimática sobre substrato sintético fluorogênico, sendo especificamente inibida por pepstatina A. Para investigar sua participação na degradação de vitelina (VT), VT purificadas de ovos coletados 1, 7 e 12 dias após a postura foram incubadas com a rTHAP em diferentes pH (3,5; 4,0; 4,5; e 5,0). A análise por SDS-PAGE mostrou que a rTHAP é capaz de hidrolisar VT purificada de ovos coletados 7 dias após a postura em pH 3,5 a 37 ºC. Esta atividade é sensível a heme e inibida por pepstatina A. VT purificadas de ovos coletados 1 e 12 dias após a postura não foram hidrolisadas e em outros pH a atividade da rTHAP não foi eficiente. Nossos resultados sugerem que a THAP é sintetizada principalmente em tecidos extra-ovarianos, estocada nos ovários e incorporada nos oócitos como pró-endopeptidase. Durante a embriogênese, a THAP é ativada a enzima na forma madura desenvolvendo papel no processamento da vitelina do carrapato. / Rhipicephalus (Boophilus) microplus is a one-host tick that causes losses to bovine herds, leading intensive use of chemical acaricides. Problems of chemical residues in meat and milk, costs of acaricides, and development of resistance by ticks, have long been recognized and have helped to stimulate interest in tick control by immunological methods. Major efforts have been made to develop vaccines against tick; however, its development still depends on the identification of tick molecules and characterization of their roles in arthropod physiology. In this sense, to understand the processes involved in embryonic development can help in the identification of additional targets to control this ectoparasite. Previously, an aspartic endopeptidase from tick eggs, named THAP (Tick Heme-binding Aspartic Proteinase), was suggested to be involved in vitellin degradation. In this work, we have investigated the physiological role and additional chemical features of this protein. To identify the site and profiles of the THAP transcription, total RNA extracted from midgut, ovary and fat body from partially and fully engorged females and from eggs was analyzed by qRT-PCR. This analysis showed that THAP mRNA was transcripted in these three tissues. However, highest levels of transcriptions were found in fat body and midgut of fully engorged vitellogenic females. In eggs, THAP mRNA transcription was not detected. In order to investigate the presence of THAP protein in the tissues and eggs, an immunoblot analysis was conducted with an anti-nTHAP serum. The THAP protein was detected in the haemolymph, midgut and fat body and, in higher quantity, in the ovary of fully engorged females, and it was present throughout embryo development. The protein is synthesized as a higher molecular mass form (pro-endopeptidase) and after the onset of embryogenesis THAP is converted into an active form by autocatalysis. A recombinant THAP (rTHAP) was produced through cloning in pET43a vector and expression in Escherichia coli. After the purification the rTHAP was active upon fluorogenic substrate in a reaction specifically inhibit by pepstatin A. To investigate rTHAP vitellin-degradation activity, vitellin (VT) purified from 1-, 7- and 12-day-old eggs were incubated with rTHAP in a range of pHs (3.5, 4.0, 4.5 and 5.0). SDS-PAGE analysis showed that rTHAP is able to hydrolyze VT from 7-day-old eggs in pH 3.5 at 37ºC in a reaction that is heme-sensitive and inhibited by pepstatin A. Vitellins from eggs collected on the 1st and 12th days after oviposition were not hydrolyzed and in other pHs rTHAP activity was not efficient. These results suggest that THAP is synthesized in ovary and extra-ovarian site, stocked in ovary and incorporated by vitellogenic oocytes with a pro-endopeptidase. During embryogenesis, THAP was actived to the mature enzyme and play a role in tick vitellin processing.

O Rhipicephalus microplus é um parasita obrigatório hematófago, monoxeno, que gera grande impacto econômico a partir da ação espoliativa sobre o seu hospedeiro preferencial. A glicogênio sintase quinase 3 (GSK-3), uma proteína altamente conservada e ubiquamente expressa entre diversas espécies, foi identificada no carrapato bovino sob a isoforma GSK-3β. Envolvida na modulação da atividade da proteína glicogênio sintase, como um agente regulador da síntese de glicogênio, essa proteína atua no metabolismo energético do R. microplus. A GSK-3 também está envolvida na via de sinalização Wnt, e por isso, já foi descrita como uma quinase essencial para a formação do embrião, estando diretamente envolvida no processo reprodutivo deste carrapato. Neste contexto, a GSK-3β é uma candidata para o desenvolvimento de novas alternativas de controle do carrapato bovino. Dessa forma, o objetivo desse trabalho foi estudar a participação da proteína GSK-3β na fisiologia do R. microplus a partir da inibição de sua atividade. Ensaios in vitro e in vivo foram realizados para testar a inibição química e imunológica da atividade dessa proteína. Anticorpos contra peptídeos sintéticos baseados na sequência da GSK-3β (anti- SRm0218 e anti-SRm86100) usados neste trabalho não foram capazes de inibir a atividade dessa proteína, no entanto, a inibição da GSK-3β foi alcançada quando células embrionárias de R. microplus foram submetidas à inibição química, por meio de um inibidor específico. Este resultado sustenta o potencial dessa proteína como alvo para o desenvolvimento de uma alternativa de controle do carrapato bovino, pois a sua inibição possivelmente atuaria negativamente na capacidade reprodutiva do carrapato R. microplus. / Rhipicephalus microplus is a monogenetic, hematophagous ectoparasite that has a large economic impact due to associated losses in the cattle industry. Glycogen synthase kinase 3 (GSK-3) is a highly conserved and ubiquitously expressed protein in several species. It has been identified as GSK-3β isoform in the cattle tick, and is involved in the modulation of glycogen synthase activity, as a regulator of glycogen synthesis with a role in energy metabolism of R. microplus. GSK-3β is also involved in the Wnt signaling pathway. It is a fundamental kinase for embryo development, and is directly linked with R. microplus reproductive process. Thus, the aim of this study was to investigate the role of GSK-3β in R. microplus physiology by inhibiting its activity. In vitro and in vivo assays were carried out to test its immunological and chemical inhibition. Rabbit antibodies against synthetic peptides based on GSK-3β sequence (anti-SRm0218 and anti-SRm86100) used in this work were not capable to inhibit GSK- 3β activity, but GSK-3β inhibition was reached when R. microplus embryo cells were cultivated with a specific inhibitor. This result supports the potential of this protein as a target to develop a new cattle tick control method, because its inhibition probably acts detrimentally in the reproductive capacity of the tick.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Agrárias. Programa de Pós-Graduação em Recursos Genéticos Vegetais. / Made available in DSpace on 2012-10-26T08:56:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 302849.pdf: 2018286 bytes, checksum: 84fbd336e926fd2c147b1ae76bd9ada8 (MD5) / O presente trabalho teve como objetivo estudar o efeito do inibidor da metilação do DNA 5-Azacitidina (AzaC) na embriogênese somática em Acca sellowiana por meio de análises morfológicas e microscopia óptica, além de estudar os padrões de metilação do DNA global por meio da cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC). Embriões zigóticos de dois acessos de A. sellowiana (101X458 e 85) foram submetidos a quatro diferentes pulsos de 1h (200 µM de 2,4-D; 200 µM de 2,4-D e 10 µM de 5-AzaC; 10 µM de AzaC; e 100 µM de AzaC), seguidos da inoculação em meio de cultura LPm suplementado com maltose (30 g.L-1), vitamina de Morel, ácido glutâmico (8 mM) e Phytagel® (2 g.L-1), com diferentes concentrações de AzaC (0, 10 e 50 µM). Os embriões somáticos obtidos foram, após 50 dias de cultivo, inoculados em meio de conversão LPm suplementado com vitaminas de Morel, sacarose (30 g.L-1), BAP (0,5 µM), AG3 (1,0 µM) e carvão ativado (1,5 g.L-1). Paras as análises por HPLC amostras obtidas aos 10, 20 e 30 dias de cultivo foram submetidas à extração de DNA e posterior digestão de ácidos nucleicos, sendo detectados por meio de dois tipos de detecção diferentes: detector UV e espectrometria de massas (MS/MS). Os tratamentos isentos de 2,4-D apresentaram inibição da formação de embriões somáticos em ambos os acessos testados. O tratamento com suplementação de 10 µM de AzaC no meio de cultura e pulso de 2,4-D resultou na maior formação de embriões para o acesso 101X458, indicando médias de 19.6, 60 e 110.4 embriões somáticos, aos 20, 30 e 45 dias, respectivamente. Para o acesso 85, o tratamento com 50 µM de AzaC com pulso de 2,4-D resultou no maior número de embriões somáticos formados, indicando médias de 14.4, 364.4 e 484 embriões somáticos, aos 20, 30 e 45 dias, respectivamente. Para a conversão, foram obtidas taxas médias de conversão para plântulas de 35% para o acesso 101X458 e 30,2% para o acesso 85, e para o tratamento com pulso 200 uM 2,4-D/50 uM AzaC 16,6% e 8,9%, respectivamente. As análises dos nucleosídeos por HPLC/MS/MS se mostraram mais precisas e mais rápidas, realizando a separação dos compostos em 8 min, comparado a 25 min por HPLC/UV. Os dados obtidos por HPLC/MS/MS indicaram para as amostras do acesso 101X458 no tratamento com pulso 200 µM 2,4-D/0 uM AzaC um aumento crescente na metilação dos 10 aos 30 dias (34,7%, 40,9% e 44,3%, respectivamente). No tratamento com pulso 200 µM 2,4-D/50 µM AzaC observou-se uma queda nos níveis de metilação entre os 10 e 20 dias, seguido de uma alta (39,5%, 36,2% e 41,6%, respectivamente). Para o tratamento com pulso 100 µM AzaC/50 µM AzaC, observou-se uma queda nos três períodos de avaliação (36,8%, 28,8% e 20,8%, respectivamente). Para o acesso 85 o tratamento controle apresentou valores de 22,6%, 35,2% e 41% e o que continha AzaC e 2,4-D valores de 29,9%, 38,9% e 42,6%, sendo estes os tratamentos que estiveram associados à indução da ES. Por outro lado, o tratamento com AzaC, que não resultou na indução da ES, apresentou um padrão bastante distinto, com queda gradual nos níveis de metilação dos 10 aos 30 dias (37,6%, 24,7% e 21,5%). Os resultados obtidos indicam que o AzaC influencia positivamente a indução de embriões somáticos nesta espécie, contudo, o pulso de 2,4-D se mostrou essencial para este processo. Além disso, foi observado que a presença do AzaC no meio de cultura de indução parece prejudicar as taxas de conversão dos embriões somáticos a plântulas. Já os níveis de metilação parecem exercer um papel preponderante no processo de indução da ES em A. sellowiana.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Agrárias. Programa de Pós-Graduação em Recursos Genéticos Vegetais, Florianópolis, 2013 / Made available in DSpace on 2013-12-05T23:19:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 317844.pdf: 2129065 bytes, checksum: 5016a5fec1b8983b865c3111ff0005e3 (MD5) Previous issue date: 2013 / A pupunha (Bactris gasipaes Kunth) é uma palmeira nativa da Amazônia, pertencente à família Arecaceae, sendo considerada uma árvore multi-propósito e desempenha um papel importante como um componente de agrossistemas. A produção de frutos e palmito para o mercado nacional são um dos seus usos mais importantes. Ela se tornou uma alternativa para a produção de palmito cultivado, apresentando diversas vantagens comparativamente a outras espécies de palmeiras (ex.: Euterpe edulis e E. oleracea) usadas para produção deste produto, tais como um curto ciclo de vida, presença de ramificações, níveis mais elevados de açúcares. Além disso, esta palmeira apresenta baixas concentrações das enzimas peroxidases e polifenoloxidase, permitindo o comércio in natura sem que haja oxidação do produto. O desenvolvimento de protocolos de regeneração in vitro se configura como uma eficiente ferramenta de apoio à conservação e programas de melhoramento genético da espécie. Entre as várias técnicas disponíveis, a embriogênese somática oferece vantagens como a produção automatizada em grande escala, com culturas cíclicas, e estabilidade genética das plântulas regeneradas. O Sistema de Imersão Temporária (SIT) é relevante para a ampliação ou melhoria de protocolos de regeneração in vitro e também abre possibilidades para automatizar algumas fases da cultura. Além disso, a embriogênese somática pode ser acoplada a programas de conservação por meio, por exemplo, da criopreservação de embriões somáticos. Sabe-se que o pool de genes da pupunha cultivada e selvagem é rico em diversidade, porém, esta sujeito à erosão genética, necessitando de urgente desenvolvimento de estratégias eficientes de conservação de germoplasma à longo prazo, sendo a criopreservação a estratégia mais adequada para este fim. A criopreservação é definida como a conservação de material biológico em temperaturas ultrabaixas (-196°C ou -150°C) e duas técnicas, vitrificação e vitrificação-droplet, estão sendo amplamente utilizadas para diversas espécies, sendo que as duas objetivam a obtenção de um estado vítreo de líquidos celulares, obtida por concentrações suficientemente altas de solutos (crioprotetores) e resfriamento rápido. Entretanto, a capacidade de recrescimento e estabilidade genética em plantas criopreservadas estão associadas a mudanças no DNA global celular, pricipalmente em nível epigenético, alterando o padrão de metilação global do DNA celular. Além disso, um aspecto crítico para se obter um protocolo de criopreservação de uma determinada espécie é diminuir a injuria na ultraestrutura da célula, que normalmente é causada pela técnica, e análises ultraestruturais e epigenéticas durante as etapas do protocolo de criopreservação se tornam importantes para aprimoramento destas técnicas. Considerando os aspectos supramencionados, o objetivo geral deste trabalho foi o de otimizar o protocolo de embriogênese somática para pupunha utilizando SIT nas diferentes fases deste, bem como desenvolver um protocolo para a criopreservação de embriões somáticos desta espécie, elucidando aspectos ultraestruturais e epigenéticos dos embriões somáticos submetidos a estas técnicas. A primeira parte do trabalho teve como objetivo específico identificar o melhor sistema de cultivo para cada etapa do protocolo de embriogênese somática de pupunha, aliado à análise bioquímica e epigenética, bem como avaliar os efeitos do ABA no processo de maturação dos embriões somáticos. Embriões somáticos multiplicados em aparatos RITA® apresentaram os melhores parâmetros analisados, ou seja, uma multiplicação elevada com o incremento significativo de proteínas totais (4,07 mg g-1), amido (1,34 mg g-1) e atividade enzimática da álcool desidrogenase (ADH)(3,65 OD min-1 mg-1 de proteína), ligado a um baixa taxa de metilação de DNA global (27,52%), indicando um possível avanço no desenvolvimento de embriões somáticos. O ABA juntamente com o meio de cultura semi-sólido, foi importante para a maturação de embriões somáticos, ligado a uma queda na metilação global do DNA (27,28%), o que provavelmente permitiu que a expressão de proteínas essenciais para a maturação dos embriões somáticos. No passo inicial da conversão, o cultivo em placas de Petri com meio de cultura isento de fitoreguladores proporcionou o desenvolvimento de um grande número de embriões verdes (105,25) que, em seguida, quando transferidos para os aparatos RITA® resultaram em um grande número de plântulas (315,7) em um tempo curto se comparado com os outros sistemas. Na aclimatização, a sobrevivência (83,3%) e enraizamento (94,4%) foram melhores para plântulas inicialmente com 7 cm, indicando a importância do tamanho da planta nesta etapa final. A segunda parte do trabalho avaliou a dinâmica da metilação global do DNA associada com as taxas de recrescimento de embriões somáticos durante as etapas do protocolo de criopreservação pela técnica de vitrificação-droplet. Clusters de embriões somáticos (SEC), submetidos a solução de vitrificação PVS3 (Plant Vitrification Solution 3) por diferentes períodos (0, 60, 120, 180 e 240 min) apresentaram diferentes taxas de recrescimento. A maior taxa (52,4%) foi obtida em resposta à técnica de vitrificação-droplet, combinado com um tempo de incubação de 120 minutos. A dinâmica de metilação do DNA global foi afetada tanto pela solução crioprotetora quanto pela submissão ao protocolo de criopreservação. Por exemplo, a incubação de SEC em PVS3, independente do tempo, não só reduz as taxas de recrescimento, como imediatamente aumenta os níveis de metilação global do DNA em relação aos SEC multiplicados no sistema de imersão temporária (controle). Porém, SEC que foram submetidos a criopreservação e posteriormente recuperados tiveram uma maior variação nas taxas de metilação global do DNA, e a exposição de SEC em PVS3 durante 120 min foi a única que conseguiu restabelecer o padrão inicial de metilação global após 24 semanas de recrescimento. Assim, durante a criopreservação de embriões somáticos, mudanças epigenéticas causadas pela alteração do estado de metilação global do DNA podem apresentar consequências fisiológicas implicando na conservação do germoplasma dessa importante espécie de palmeira. Para estabelecer um protocolo de criopreservação adequado, a terceira parte do trabalho objetivou avaliar as características ultraestruturais de SEC de B. gasipaes submetidos a criopreservação pela técnica de vitrificação. Assim, SEC foram incubados em diferentes tempos (0, 60, 120, 180 e 240 min) na solução PVS3. Em geral, as células submetidas a esta solução apresentaram características de células viáveis associadas a um núcleo proeminente, numerosas mitocôndrias e as paredes celulares bem preservadas. Células não incubadas em PVS3 não sobreviveram após o processo criogênico, apresentando células ultraestruturalmente colapsadas. O melhor tempo de incubação para a técnica de vitrificação foi de 240 minutos, resultando numa taxa de recrescimento de 37%. Nestes casos, várias características foram indicativas de um metabolismo celular ativo, incluindo núcleos intactos e paredes de células preservadas, um grande número de mitocôndrias e corpos lipídicos, bem como a presença de muitos grânulos de amido e cromatina condensada. Assim, a análise ultraestrutural revelou que as estruturas celulares totais foram conservadas depois do tratamento criogênico aliado a solução PVS3, validando o uso da técnica de vitrificação para a criopreservação de genótipos elite de pupunha, bem como os genótipos selvagens, que possuem uma ampla base genética muito rica e que devem ser conservados. Em conclusão, o protocolo de embriogênese somática desenvolvido neste trabalho mostra uma alta eficiência para a multiplicação, maturação dos embriões somáticos e produção de plântulas de pupunha e enfatiza a importância de modificar sistemas de cultivo nas diferentes etapas do protocolo resultando em alta qualidade de embriões somáticos, encurtando o tempo e aumentando o número de plântulas no final do processo. Com relação à criopreservação dos embriões somáticos, os acréscimos nas taxas de metilação global do DNA podem explicar as altas taxas de recrescimento desses embriões somáticos e estudos adicionais podem elucidar se estas variações epigenéticas podem ser herdadas pela geração seguinte e se as mudanças de metilação global do DNA causados durante criopreservação podem influenciar nas plântulas regeneradas a partir destes embriões somáticos criopreservados. Quanto às análises estruturais associadas à criopreservação, as mesmas revelaram estruturas celulares conservadas depois do tratamento criogênico e assim validando a técnica de vitrificação para a criopreservação de genótipos de pupunha.

O carrapato Rhipicephalus (Boophilus) microplus é responsável por perdas econômicas substanciais na bovinocultura, acarretando o uso intensivo de acaricidas. Problemas com os resíduos químicos presentes na carne e no leite, o custo dos acaricidas e a seleção de populações de carrapato resistentes, têm estimulado o desenvolvimento de métodos de controle alternativos não-químicos. Muito esforço tem sido despendido para o desenvolvimento de uma vacina contra o carrapato, no entanto, seu desenvolvimento depende da identificação de moléculas e caracterização de seus papéis na fisiologia do carrapato. Nesse sentido, entender melhor os processos envolvidos no desenvolvimento embrionário pode ajudar na identificação de alvos para o controle desse ectoparasita. Foi sugerida previamente a participação da Tick Heme-binding Aspartic Proteinase (THAP), uma aspártico-endopeptidase dos ovos do carrapato, na degradação da vitelina. Neste trabalho, nós avaliamos a função fisiológica e as características bioquímicas adicionais dessa proteína. Para identificar os sítios e o perfil de transcrição do gene da THAP, o RNA total foi extraído de intestino, ovário e corpo gorduroso de fêmeas parcialmente e completamente ingurgitadas e de ovos, e analisado por PCR quantitativo. Esta análise revelou que o gene da THAP é transcrito nos três tecidos, porém maior quantidade de mRNA foi detectada no corpo gorduroso e intestino de fêmeas completamente ingurgitadas, onde o processo de vitelogênese já foi iniciado. Nos ovos, a transcrição do gene da THAP não foi detectada. Para investigar a presença da proteína nos tecidos e ovos foi realizado um westen-blot com soro anti-THAP, que revelou a presença, em pequena quantidade, da proteína na hemolinfa, no intestino e no corpo gorduroso. Maior concentração de proteína foi detectada no ovário de fêmeas completamente ingurgitadas e nos ovos durante todo o desenvolvimento embrionário. Também foi observado que a THAP é sintetizada na forma de pró-endopeptidase e depois do início da embriogênese é convertida à forma ativa por autoproteólise. Uma proteína recombinante (rTHAP) foi produzida pela clonagem da região codificadora no vetor de expressão pET43a e expressão em Escherichia coli. Depois da purificação, a rTHAP apresentou atividade enzimática sobre substrato sintético fluorogênico, sendo especificamente inibida por pepstatina A. Para investigar sua participação na degradação de vitelina (VT), VT purificadas de ovos coletados 1, 7 e 12 dias após a postura foram incubadas com a rTHAP em diferentes pH (3,5; 4,0; 4,5; e 5,0). A análise por SDS-PAGE mostrou que a rTHAP é capaz de hidrolisar VT purificada de ovos coletados 7 dias após a postura em pH 3,5 a 37 ºC. Esta atividade é sensível a heme e inibida por pepstatina A. VT purificadas de ovos coletados 1 e 12 dias após a postura não foram hidrolisadas e em outros pH a atividade da rTHAP não foi eficiente. Nossos resultados sugerem que a THAP é sintetizada principalmente em tecidos extra-ovarianos, estocada nos ovários e incorporada nos oócitos como pró-endopeptidase. Durante a embriogênese, a THAP é ativada a enzima na forma madura desenvolvendo papel no processamento da vitelina do carrapato. / Rhipicephalus (Boophilus) microplus is a one-host tick that causes losses to bovine herds, leading intensive use of chemical acaricides. Problems of chemical residues in meat and milk, costs of acaricides, and development of resistance by ticks, have long been recognized and have helped to stimulate interest in tick control by immunological methods. Major efforts have been made to develop vaccines against tick; however, its development still depends on the identification of tick molecules and characterization of their roles in arthropod physiology. In this sense, to understand the processes involved in embryonic development can help in the identification of additional targets to control this ectoparasite. Previously, an aspartic endopeptidase from tick eggs, named THAP (Tick Heme-binding Aspartic Proteinase), was suggested to be involved in vitellin degradation. In this work, we have investigated the physiological role and additional chemical features of this protein. To identify the site and profiles of the THAP transcription, total RNA extracted from midgut, ovary and fat body from partially and fully engorged females and from eggs was analyzed by qRT-PCR. This analysis showed that THAP mRNA was transcripted in these three tissues. However, highest levels of transcriptions were found in fat body and midgut of fully engorged vitellogenic females. In eggs, THAP mRNA transcription was not detected. In order to investigate the presence of THAP protein in the tissues and eggs, an immunoblot analysis was conducted with an anti-nTHAP serum. The THAP protein was detected in the haemolymph, midgut and fat body and, in higher quantity, in the ovary of fully engorged females, and it was present throughout embryo development. The protein is synthesized as a higher molecular mass form (pro-endopeptidase) and after the onset of embryogenesis THAP is converted into an active form by autocatalysis. A recombinant THAP (rTHAP) was produced through cloning in pET43a vector and expression in Escherichia coli. After the purification the rTHAP was active upon fluorogenic substrate in a reaction specifically inhibit by pepstatin A. To investigate rTHAP vitellin-degradation activity, vitellin (VT) purified from 1-, 7- and 12-day-old eggs were incubated with rTHAP in a range of pHs (3.5, 4.0, 4.5 and 5.0). SDS-PAGE analysis showed that rTHAP is able to hydrolyze VT from 7-day-old eggs in pH 3.5 at 37ºC in a reaction that is heme-sensitive and inhibited by pepstatin A. Vitellins from eggs collected on the 1st and 12th days after oviposition were not hydrolyzed and in other pHs rTHAP activity was not efficient. These results suggest that THAP is synthesized in ovary and extra-ovarian site, stocked in ovary and incorporated by vitellogenic oocytes with a pro-endopeptidase. During embryogenesis, THAP was actived to the mature enzyme and play a role in tick vitellin processing.

O Rhipicephalus microplus é um parasita obrigatório hematófago, monoxeno, que gera grande impacto econômico a partir da ação espoliativa sobre o seu hospedeiro preferencial. A glicogênio sintase quinase 3 (GSK-3), uma proteína altamente conservada e ubiquamente expressa entre diversas espécies, foi identificada no carrapato bovino sob a isoforma GSK-3β. Envolvida na modulação da atividade da proteína glicogênio sintase, como um agente regulador da síntese de glicogênio, essa proteína atua no metabolismo energético do R. microplus. A GSK-3 também está envolvida na via de sinalização Wnt, e por isso, já foi descrita como uma quinase essencial para a formação do embrião, estando diretamente envolvida no processo reprodutivo deste carrapato. Neste contexto, a GSK-3β é uma candidata para o desenvolvimento de novas alternativas de controle do carrapato bovino. Dessa forma, o objetivo desse trabalho foi estudar a participação da proteína GSK-3β na fisiologia do R. microplus a partir da inibição de sua atividade. Ensaios in vitro e in vivo foram realizados para testar a inibição química e imunológica da atividade dessa proteína. Anticorpos contra peptídeos sintéticos baseados na sequência da GSK-3β (anti- SRm0218 e anti-SRm86100) usados neste trabalho não foram capazes de inibir a atividade dessa proteína, no entanto, a inibição da GSK-3β foi alcançada quando células embrionárias de R. microplus foram submetidas à inibição química, por meio de um inibidor específico. Este resultado sustenta o potencial dessa proteína como alvo para o desenvolvimento de uma alternativa de controle do carrapato bovino, pois a sua inibição possivelmente atuaria negativamente na capacidade reprodutiva do carrapato R. microplus. / Rhipicephalus microplus is a monogenetic, hematophagous ectoparasite that has a large economic impact due to associated losses in the cattle industry. Glycogen synthase kinase 3 (GSK-3) is a highly conserved and ubiquitously expressed protein in several species. It has been identified as GSK-3β isoform in the cattle tick, and is involved in the modulation of glycogen synthase activity, as a regulator of glycogen synthesis with a role in energy metabolism of R. microplus. GSK-3β is also involved in the Wnt signaling pathway. It is a fundamental kinase for embryo development, and is directly linked with R. microplus reproductive process. Thus, the aim of this study was to investigate the role of GSK-3β in R. microplus physiology by inhibiting its activity. In vitro and in vivo assays were carried out to test its immunological and chemical inhibition. Rabbit antibodies against synthetic peptides based on GSK-3β sequence (anti-SRm0218 and anti-SRm86100) used in this work were not capable to inhibit GSK- 3β activity, but GSK-3β inhibition was reached when R. microplus embryo cells were cultivated with a specific inhibitor. This result supports the potential of this protein as a target to develop a new cattle tick control method, because its inhibition probably acts detrimentally in the reproductive capacity of the tick.

O carrapato Rhipicephalus (Boophilus) microplus é responsável por perdas econômicas substanciais na bovinocultura, acarretando o uso intensivo de acaricidas. Problemas com os resíduos químicos presentes na carne e no leite, o custo dos acaricidas e a seleção de populações de carrapato resistentes, têm estimulado o desenvolvimento de métodos de controle alternativos não-químicos. Muito esforço tem sido despendido para o desenvolvimento de uma vacina contra o carrapato, no entanto, seu desenvolvimento depende da identificação de moléculas e caracterização de seus papéis na fisiologia do carrapato. Nesse sentido, entender melhor os processos envolvidos no desenvolvimento embrionário pode ajudar na identificação de alvos para o controle desse ectoparasita. Foi sugerida previamente a participação da Tick Heme-binding Aspartic Proteinase (THAP), uma aspártico-endopeptidase dos ovos do carrapato, na degradação da vitelina. Neste trabalho, nós avaliamos a função fisiológica e as características bioquímicas adicionais dessa proteína. Para identificar os sítios e o perfil de transcrição do gene da THAP, o RNA total foi extraído de intestino, ovário e corpo gorduroso de fêmeas parcialmente e completamente ingurgitadas e de ovos, e analisado por PCR quantitativo. Esta análise revelou que o gene da THAP é transcrito nos três tecidos, porém maior quantidade de mRNA foi detectada no corpo gorduroso e intestino de fêmeas completamente ingurgitadas, onde o processo de vitelogênese já foi iniciado. Nos ovos, a transcrição do gene da THAP não foi detectada. Para investigar a presença da proteína nos tecidos e ovos foi realizado um westen-blot com soro anti-THAP, que revelou a presença, em pequena quantidade, da proteína na hemolinfa, no intestino e no corpo gorduroso. Maior concentração de proteína foi detectada no ovário de fêmeas completamente ingurgitadas e nos ovos durante todo o desenvolvimento embrionário. Também foi observado que a THAP é sintetizada na forma de pró-endopeptidase e depois do início da embriogênese é convertida à forma ativa por autoproteólise. Uma proteína recombinante (rTHAP) foi produzida pela clonagem da região codificadora no vetor de expressão pET43a e expressão em Escherichia coli. Depois da purificação, a rTHAP apresentou atividade enzimática sobre substrato sintético fluorogênico, sendo especificamente inibida por pepstatina A. Para investigar sua participação na degradação de vitelina (VT), VT purificadas de ovos coletados 1, 7 e 12 dias após a postura foram incubadas com a rTHAP em diferentes pH (3,5; 4,0; 4,5; e 5,0). A análise por SDS-PAGE mostrou que a rTHAP é capaz de hidrolisar VT purificada de ovos coletados 7 dias após a postura em pH 3,5 a 37 ºC. Esta atividade é sensível a heme e inibida por pepstatina A. VT purificadas de ovos coletados 1 e 12 dias após a postura não foram hidrolisadas e em outros pH a atividade da rTHAP não foi eficiente. Nossos resultados sugerem que a THAP é sintetizada principalmente em tecidos extra-ovarianos, estocada nos ovários e incorporada nos oócitos como pró-endopeptidase. Durante a embriogênese, a THAP é ativada a enzima na forma madura desenvolvendo papel no processamento da vitelina do carrapato. / Rhipicephalus (Boophilus) microplus is a one-host tick that causes losses to bovine herds, leading intensive use of chemical acaricides. Problems of chemical residues in meat and milk, costs of acaricides, and development of resistance by ticks, have long been recognized and have helped to stimulate interest in tick control by immunological methods. Major efforts have been made to develop vaccines against tick; however, its development still depends on the identification of tick molecules and characterization of their roles in arthropod physiology. In this sense, to understand the processes involved in embryonic development can help in the identification of additional targets to control this ectoparasite. Previously, an aspartic endopeptidase from tick eggs, named THAP (Tick Heme-binding Aspartic Proteinase), was suggested to be involved in vitellin degradation. In this work, we have investigated the physiological role and additional chemical features of this protein. To identify the site and profiles of the THAP transcription, total RNA extracted from midgut, ovary and fat body from partially and fully engorged females and from eggs was analyzed by qRT-PCR. This analysis showed that THAP mRNA was transcripted in these three tissues. However, highest levels of transcriptions were found in fat body and midgut of fully engorged vitellogenic females. In eggs, THAP mRNA transcription was not detected. In order to investigate the presence of THAP protein in the tissues and eggs, an immunoblot analysis was conducted with an anti-nTHAP serum. The THAP protein was detected in the haemolymph, midgut and fat body and, in higher quantity, in the ovary of fully engorged females, and it was present throughout embryo development. The protein is synthesized as a higher molecular mass form (pro-endopeptidase) and after the onset of embryogenesis THAP is converted into an active form by autocatalysis. A recombinant THAP (rTHAP) was produced through cloning in pET43a vector and expression in Escherichia coli. After the purification the rTHAP was active upon fluorogenic substrate in a reaction specifically inhibit by pepstatin A. To investigate rTHAP vitellin-degradation activity, vitellin (VT) purified from 1-, 7- and 12-day-old eggs were incubated with rTHAP in a range of pHs (3.5, 4.0, 4.5 and 5.0). SDS-PAGE analysis showed that rTHAP is able to hydrolyze VT from 7-day-old eggs in pH 3.5 at 37ºC in a reaction that is heme-sensitive and inhibited by pepstatin A. Vitellins from eggs collected on the 1st and 12th days after oviposition were not hydrolyzed and in other pHs rTHAP activity was not efficient. These results suggest that THAP is synthesized in ovary and extra-ovarian site, stocked in ovary and incorporated by vitellogenic oocytes with a pro-endopeptidase. During embryogenesis, THAP was actived to the mature enzyme and play a role in tick vitellin processing.

O Rhipicephalus microplus é um parasita obrigatório hematófago, monoxeno, que gera grande impacto econômico a partir da ação espoliativa sobre o seu hospedeiro preferencial. A glicogênio sintase quinase 3 (GSK-3), uma proteína altamente conservada e ubiquamente expressa entre diversas espécies, foi identificada no carrapato bovino sob a isoforma GSK-3β. Envolvida na modulação da atividade da proteína glicogênio sintase, como um agente regulador da síntese de glicogênio, essa proteína atua no metabolismo energético do R. microplus. A GSK-3 também está envolvida na via de sinalização Wnt, e por isso, já foi descrita como uma quinase essencial para a formação do embrião, estando diretamente envolvida no processo reprodutivo deste carrapato. Neste contexto, a GSK-3β é uma candidata para o desenvolvimento de novas alternativas de controle do carrapato bovino. Dessa forma, o objetivo desse trabalho foi estudar a participação da proteína GSK-3β na fisiologia do R. microplus a partir da inibição de sua atividade. Ensaios in vitro e in vivo foram realizados para testar a inibição química e imunológica da atividade dessa proteína. Anticorpos contra peptídeos sintéticos baseados na sequência da GSK-3β (anti- SRm0218 e anti-SRm86100) usados neste trabalho não foram capazes de inibir a atividade dessa proteína, no entanto, a inibição da GSK-3β foi alcançada quando células embrionárias de R. microplus foram submetidas à inibição química, por meio de um inibidor específico. Este resultado sustenta o potencial dessa proteína como alvo para o desenvolvimento de uma alternativa de controle do carrapato bovino, pois a sua inibição possivelmente atuaria negativamente na capacidade reprodutiva do carrapato R. microplus. / Rhipicephalus microplus is a monogenetic, hematophagous ectoparasite that has a large economic impact due to associated losses in the cattle industry. Glycogen synthase kinase 3 (GSK-3) is a highly conserved and ubiquitously expressed protein in several species. It has been identified as GSK-3β isoform in the cattle tick, and is involved in the modulation of glycogen synthase activity, as a regulator of glycogen synthesis with a role in energy metabolism of R. microplus. GSK-3β is also involved in the Wnt signaling pathway. It is a fundamental kinase for embryo development, and is directly linked with R. microplus reproductive process. Thus, the aim of this study was to investigate the role of GSK-3β in R. microplus physiology by inhibiting its activity. In vitro and in vivo assays were carried out to test its immunological and chemical inhibition. Rabbit antibodies against synthetic peptides based on GSK-3β sequence (anti-SRm0218 and anti-SRm86100) used in this work were not capable to inhibit GSK- 3β activity, but GSK-3β inhibition was reached when R. microplus embryo cells were cultivated with a specific inhibitor. This result supports the potential of this protein as a target to develop a new cattle tick control method, because its inhibition probably acts detrimentally in the reproductive capacity of the tick.

Orientador: Marcelo Carnier Dornelas / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-21T19:57:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cazoto_JulianaLacorte_D.pdf: 5127995 bytes, checksum: 832b6cadc45544f0ef0e0353cad06755 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Durante o desenvolvimento vegetal, o meristema apical caulinar e o meristema apical radicular são determinados durante o processo de embriogênese, enquanto que outros órgãos como folhas, flores e frutos são produzidos durante o desenvolvimento pós-embrionário. Durante o desenvolvimento vegetal, a expressão de diferentes fatores de transcrição em um determinado local e tempo culminam com a ativação de domínios celulares responsáveis pelo estabelecimento e manutenção dos meristemas. Foi hipotetizado que os mesmos genes que são ativados durante o desenvolvimento embrionário zigótico são também ativados durante a embriogênese somática. Portanto, o padrão de expressão de genes preferencialmente expressos durante o desenvolvimento embrionário em espécies modelo nesses dois processos foi analisado e comparado. Para este propósito, o processo de embriogênese zigótica e somática em Passiflora edulis foram caracterizados anatomicamente. Posteriormente, genes preferencialmente expressos durante a embriogênese somática e zigótica foram identificados e caracterizados. Foram selecionados genes das famílias YABBY, WOX e Aux/IAA. Estes genes foram encontrados por meio de análises de bioinformática no banco de dados de etiquetas de sequências expressas (ESTs) de Passiflora, PASSIOMA. As sequências putativas de aminoácidos codificadas pelos genes estudados, juntamente com seus possíveis homólogos em Arabidopsis, foram alinhadas e analisadas. O padrão de expressão desses genes foi estudado por RT-PCR, qPCR e hibridização in situ durante diferentes estágios do desenvolvimento embrionário somático e zigótico em P. edulis. A caracterização morfo-anatômica do embrião zigótico nessa espécie resultou na elaboração de um cronograma que identifica, a partir do dia da polinização, os diferentes estágios de desenvolvimento do mesmo. Além disso, os dados de expressão gênica sugerem que os mecanismos moleculares responsáveis pelos processos de embriogênese zigótica e somática apresentaram padrão de expressão similar no início do desenvolvimento embrionário vegetal em P. edulis / Abstract: During plant development, the shoot apical meristem (SAM) and the root apical meristem (RAM) are established during the embryo formation process, while the other organs as leaves, flowers and fruits are produced during the post-zygotic development. During plant embryogenesis, the expression of different transcription factors in a given time and place culminates with the activation of cellular domains responsible for the establishment and maintenance of the meristems. We hypothesized that the same genes that are activated during zygotic embryo development are also activated during somatic embryogenesis. Therefore we analyzed and compared the expression patterns of genes preferably expressed during embryo development in these two processes. For this purpose, we characterized anatomically both somatic and zygotic embryogenesis in Passiflora edulis (passion fruit). Later, we identified and characterized genes preferably expressed during somatic and zygotic embryogenesis in this species. Among the identified genes are members from YABBY, WOX and Aux/IAA families. These genes were selected by bioinformatics analysis from the PASSIOMA database of Passiflora reproductive expressed sequence tags (ESTs). The putative protein sequences encoded by the studied genes, together with possible horologes in Arabidopsis, were analyzed by sequence alignment. The expression patterns of these genes were studied by RT-PCR, qPCR and in situ hybridization during different developmental stages of P. edulis somatic and zygotic embryogenesis. The morpho-anatomical characterization of zygotic embryos in this specie resulted in a schedule elaboration that identifies, from the first day of pollination, the different developmental stages of the embryo. Moreover, the gene expression data suggest that the molecular mechanisms responsible for the processes of zygotic and somatic embryogenesis presented similar expression pattern during the beginning of the plant embryo development in P. edulis / Doutorado / Biologia Vegetal / Doutora em Biologia Vegetal

O tubarão-azul, Prionace glauca (Linnaeus, 1758) é uma espécie cosmopolita, de alto valor comercial, principalmente capturado por embarcações que operam em alto mar e vendido em mercados e feiras-livres. Poucos dados biológicos estão disponíveis sobre esta espécie, principalmente quanto à sua sanidade e, o conhecimento do desenvolvimento de seus órgãos linfoides pode trazer importantes informações neste contexto. Desta forma, o objetivo do trabalho é descrever o desenvolvimento embrionário dos órgãos linfoides em embriões de tubarão-azul: timo, órgão epigonal, baço e órgão de Leydig, quanto à estrutura e arquitetura macroscópica, microscópica e ultraestrutural, pelas técnicas de microscopia de luz e eletrônica de transmissão. Foram coletados cinco espécimes de cada fase representativa do desenvolvimento embrionário: I, II, III e IV e do animal adulto. O timo foi visível macroscopicamente nas fases III e IV e microscopicamente da fase I a IV. O órgão de Leydig está presente nas fases II, III e IV. O baço e o órgão epigonal estão presentes em todas as fases embrionárias e no adulto. O timo apresentou principalmente populações de timócitos em diversos estágios de maturação e melanomacrófagos, o baço apresentou melanomacrófagos linfócitos em diversos estágios de maturação, neutrófilos, trombócitos e grande quantidade de eritrócitos. O órgão epigonal apresentou um grande número de células imaturas, principalemente de linfócitos e células polimorfonucleares. A função do órgão de Leydig é perdida quando adulta, sendo substituída pelo órgão epigonal. Os resultados desse trabalho permitem sugerir que esses órgãos apresentam uma função hematopoiética desde o inicio da embriogênese até a fase adulta. / The blue shark (Prionace glauca) is a cosmopolitan species of high commercial value, easily caught by vessels operating on the high seas and sold in markets and street fairs. Few biological data are available on this species, mainly from their sanity. Studies on development of these lymphoid organs can provide important information in this regard. Thus, the aim of this study is to describe the gross, microscopic and ultraestrutural morphology of the embryonic development of lymphoid organs: thymus, epigonal organ, spleen and the Leydig organ by light microscopy and transmission electron techniques. Five specimens were collected from each representative stage of embryonic development: II, III and IV besides adult specimens. Thymus was visible macroscopically at phases III and IV and microscopically from phase I to IV. Leydig organ is presente in phases II, III and IV. Spleen and epigonal organ are present in all embrionic phases and adult. Thymus presented mainly thymocytes populations in several maturation stages and melanomacrophages, spleen presentes melanomacrophages and lymphocytes, neutrophyls, trombocytes and huge amount of erytrocytes. Epigonal organ presented many immature cells, mainly lymphocytes and polimorphonuclear cells. Leidigs organ function is lost in adulthood being replaced by the epigonal organ. The results of this work allow to suggest that these organs present a hematopoietic function since the early development until the adult phase.