CAVALCANTI, J. H. F. Caracterização da família multigênica da oxidase alternativa em plantas do gênero Medicago e avaliação da expressão em Medicago sativa sob condições de estresse. 2011. 75 f. Dissertação (Mestrado em Bioquímica) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2011. / Submitted by Daniel Eduardo Alencar da Silva (dealencar.silva@gmail.com) on 2015-01-05T20:09:02Z No. of bitstreams: 1 2011_dis_jhfcavalcanti.pdf: 988301 bytes, checksum: 031d26ae84ee8293165562c84ee42547 (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa(jairo@ufc.br) on 2016-03-22T13:38:55Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_dis_jhfcavalcanti.pdf: 988301 bytes, checksum: 031d26ae84ee8293165562c84ee42547 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-22T13:38:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_dis_jhfcavalcanti.pdf: 988301 bytes, checksum: 031d26ae84ee8293165562c84ee42547 (MD5) Previous issue date: 2011 / In plants, Alternative Oxidase (AOX) is enconded by small milti gene family located in genomc DNA. This multi gene family was studied in mono and dicots plants being clusterd in two subfamilies: Aox1 and Aox2. Aox1 gene are found in all angiosperms táxon presenting gene expression related to stress situations while Aox2 genes are found in dicots plants only and presenting a houkeeping expression. Many Aox1 genes e just one Aox2 are found in the most of dicots studied. However, in Fabales, as cowpea and soybean, is found a profile with two genes Aox2 (Aox2a , Aox2b) and one Aox1 gene. In this work was characterized a multi gene family of Aox genes in Medicago genus (Medicago truncatula e Medicago sativa) belonging to Fabales Order. Data mining in genBanks characterized four Aox genes (Aox1, Aox2a, Aox2b1 and Aox2b2) in Medicago truncatula genome revealing for first time a duplication of Aox2b genes. Specifics primers designed for each Aox gene and then were used to amplification by PCR, cloning and partial sequencing of these genes in Medicago sativa. Gene expression was carried out by semiquantitative RT-PCR in: germination seeds (0, 24, 48 hours of germination), roots and leaves from Medicago sativa grewth in Hoaglend’s medium and applied to disticts stress conditions (0, 6, 12 e 24 hs after treatment): control, salicylic acid (0,5mM), PEG (100g/L), H2O2 (10mM) e cisteíne (0,5mM). The results revealed that all four Aox genes were detected in seed of Medicago sativa. However, Aox1, Aox2b1 and Aox2b2 genes presented high expression during germination while Aox2a showed constitutive expression. In leaves, Aox1, Aox2a and Aox2b1 were detected in all conditions tested, but Aox2b2 was observed more strong in stress situations only. Simirily observed in germination, Aox1, Aox2b1 and Aox2b2 increased transcripts levels in response to all stress conditions. Aox2a, one more time, had constitutive, but very strong expression. In roots, all genes were detected and a similar induction profile of Aox1, Aox2b1 and Aox2b2 were confirmed less to PEG treatment where just Aox1 was responsive. Aox2a had constitutive expression too, but it was weakly expressed. In order to understand the co-expresion of Aox1, Aox2b1 and Aox2b2 genes, the promoter regions were cloned and sequenced revealing close motifs among them suggesting th involviment of cis-elements in their regulation. Theses resuls corroborate with co-expression stress-induced of Aox1/Aox2b found in cowpea. However, in Medicago sativa, it was observed tissue-specific exression. Aox1, Aox2a and Aox2b1 with characteristics constitutive and induced in seeds germination and roots tissue while in leaves Aox2b2 differed by present stress-induced expression only. / Oxidase Alternativa (AOX) em plantas é codificada por uma pequena família multigênica de origem nuclear (DNA genômico). Essa família multigênica foi bem estudada em mono e dicotiledôneas sendo subdividida em duas subfamílias: Aox1 e Aox2. Os genes Aox1 são encontrados em mono e eudicotiledôneas apresentando expressão mais relacionada a condições de estresses enquanto que os genes Aox2 são encontrados apenas em eudicotiledôneas com expressão constitutiva. Vários genes Aox1 e apenas hum gene Aox2 são encontrados na maioria das eudicotiledôneas estudadas. Nesse trabalho, caracterizou-se a família multigênica da Aox no gênero Medicago (Medicago truncatula e Medicago sativa) pertencente à ordem Fabales. Em Medicago truncatula, a família multigênica da Aox foi carcterizada através de busca por bioinformática em bancos de dados identificando-se 4 genes Aox (Aox1, Aox2a, Aox2b1 e Aox2b2) no genoma dessa espécie revelando pela primeira vez uma duplicação do gene Aox2b. Oligonucleotídeos específicos desenhados para cada um dos genes foram usados para amplificação por PCR, clonagem e seqüenciamento parcial dos referidos genes em Medicago sativa. A expressão gênica foi estudada, através de RT-PCR semiquantitativa, em sementes durante a germinação (0, 24 e 48 horas de após embebição) e em raízes e folhas de Medicago sativa crescidas em meio hidropônico de Hoagland e submetidas a diferentes condições de estresse (0, 6, 12 e 24 hs após tratamento): controle, ácido salicílico (0,5 mM), PEG (100 g/L), H2O2 (10 mM) e cisteína (0,5 mM). Os resultados revelaram que todos os 4 genes Aox foram detectados em sementes de Medicago sativa, entretanto os genes Aox1, 2b1 e 2b2 apresentaram aumento da expressão durante a germinação enquanto que o Aox2a mostrou-se constitutivo. Em folhas os genes Aox1, 2a e 2b1 foram detectados em todas as condições testadas já o Aox2b2 foi detectado mais intensamente apenas nas condições de estresse. De maneira semelhante ao observado durante a germinação os genes Aox1, 2b1 e 2b2 tiveram expressão aumentada em resposta a todas as condições de estresse. O Aox2a mostrou-se constitutivo, mas foi intensamente expresso. Em raízes, todos os genes foram detectados e um perfil semelhante de indução dos genes Aox1, 2b1 e 2b2 também foi observado com exceção do tratamento com PEG onde apenas Aox1 foi induzido. O Aox2a também se mostrou constitutivo, mas foi fracamente expresso. Com a finalidade de se compreender melhor a co-expressão dos genes Aox1, 2b1 e 2b2 em Medicago sativa os promotores foram clonados e seqüenciados revelando regiões idênticas entre eles indicando o envolvimento de elementos cis comuns na regulação. Esses resultados corroboram com a co-expressão induzida por estresse de Aox1/Aox2b observada anteriormente em feijão. Contudo, em Medicago sativa, observamos expressão diferencial entre tecidos: no tecido radicular os genes Aox1, Aox2a e 2b1 podem sem induzidos por estresses e/ou mostram uma característica de expressão. Por outro lado, em folhas o gene Aox2b2 diferenciou por apresentar apenas característica de gene induzido em condições de estresse.

O Aspergillus fumigatus é um fungo filamentoso e saprofítico, encontrado em todas as regiões do mundo, desempenhando um importante papel na reciclagem de carbono e nitrogênio do solo. A principal forma de infecção ocorre através da inalação dos conídios com predominância de infecções no trato respiratório, principalmente em pacientes imunocomprometidos. A mitocôndria de A. fumigatus foi caracterizada em nosso laboratório, que revelou a presença de uma respiração resistente a cianeto mediada pela oxidase alternativa. A clonagem e sequenciamento deste gene foram realizadas através de screening de uma biblioteca de DNA genômico. O alinhamento das sequências genômica e de cDNA mostrou a presença de dois introns, que após splicing codifica uma proteína contendo 352 aminoácidos, possuindo uma massa molecular estimada de 40,84 kDa e um pI teórico de 9,51. Além disso, foram identificados domínios altamente conservados (LET, NERMHL, LEEA e RADEH) que interagem com átomos de ferro e estão contidos em -hélices propostas como responsáveis pela organização estrutural da enzima. A fim de caracterizar bioquimicamente esta proteína, a sequência de cDNA do gene foi clonada em plasmídeo pYES2 e expressa em S. cerevisiae INVSc1 como um modelo eucarioto. Após expressão, a proteína encontrou-se de forma ativa, conferindo à levedura uma respiração resistente a cianeto. Esta característica herdada provocou uma discreta diminuição na taxa de crescimento em meio não-fermentativo e uma capacidade de sobrevivência na presença de KCN. Acredita-se que a atividade das AOXs esteja diretamente relacionada com a presença de diferentes espécies reativas de oxigênio (ERO). Neste contexto, a avaliação do efeito de diferentes agentes pró-oxidantes provocou um aumento na atividade e na expressão da enzima. Paralelamente, a caracterização funcional do gene foi realizada através da técnica de interferência por RNA, utilizando o vetor de expressão pALB1. Em meio contendo maltose, as cepas pALB1/aoxAf apresentaram coloração branca devido ao silenciamento do gene alb1. Os níveis de mRNA do gene aoxAf foram determinados por Real time RT-PCR, mostrando o eficiente silenciamento do gene alvo com a construção utilizada. Devido à relação já descrita entre ERO e a atividade das AOXs, avaliou-se a produção de espécies reativas de oxigênio nas cepas silenciadas utilizando-se a sonda CM-H2DCFDA, observando maior produção na cepa pALB1/aoxAf. Além disso, a viabilidade destas cepas foi determinada por citometria de fluxo após a exposição com agentes pró-oxidantes, a qual indicou maior letalidade na cepa pALB1/aoxAf, quando comparada com CEA e pALB1. Da mesma forma, após a incubação dos conídios das cepas silenciadas com macrófagos de camundongos foi verificada uma maior atividade microbicida dos macrófagos na cepa duplamente silenciada pALB1/aoxAf, quando comparada com as outras cepas. Com estes resultados podemos concluir que a oxidase alternativa apresenta uma importante atividade antioxidante, além de contribuir nos mecanismos de defesa durante o processo de infecção de A. fumigatus. / The saprophytic species Aspergillus fumigatus is a deuteromycete fungus found worldwide, which has an essential role in recycling carbon and nitrogen. Following inhalation of conidia by the immunocompetent host, the innate cellular immune system is responsible for killing the conidia, exposing them to reactive oxygen. However, A. fumigatus is capable of surviving and replicating within the phagolysosomal compartment of immunocompromised macrophages. It was previously demonstrated that A. fumigatus mitochondria possess an alternative oxidase (aoxAf) wich is a cyanide-resistant protein. A partial genomic DNA library was screened to cloning an aoxAf gene. The alignment between the cDNA and genomic DNA sequences revealed the existence of two introns which after splicing encodes a 352 amino acid sequence with a calculated molecular mass of 40 kDa and a theoretical pI of 9.51. The deduced amino acid sequence revealed four regions completely conserved among the AOXs sequences (LET, NERMHL, LEEA and RADE-H), where six conserved amino acids residues are proposed to be a metal ligand site. To characterize the AOX protein, a cDNA of aoxAf gene was cloned into pYES2 plasmid and transformed in S. cerevisiae INVSc1. After the incubation of the cells in a nonfermentable medium in the presence of KCN, S. cerevisiae expressing AOX was able to grow, while it was lethal for the control yeast. These results suggest that the recombinant AOXAf is properly targeted to the S. cerevisiae mitochondria where it has functional activity. Studies with different species demonstrated that AOX is induced by a variety of treatments usually labeled as stresses. To verify the function of AOX in A. fumigatus under oxidative stress conditions, conidia were treated with different donors of ROS. These treatments caused an increase in aoxAf activity and transcription levels. To identify genetically attributes of virulence and oxidative defense in A. fumigatus, we construct a RNA interference plasmid. Two inverted repeated sequences of conserved region of an interest gene were amplified and cloned in pALB1 plasmid. In maltose medium pALB1 and pALB1/aoxAf transformants demonstrated white colonies, attributable to the reduction of alb1 gene expression. The aoxAf mRNA levels were analyzed by Real time RT-PCR, showing an efficient alternative oxidase gene silencing in pALB1 plasmid construction. It was previously demonstrated that ROS can stimulate the AOXs activity, so, we used the dye CM-H2DCFDA to measure ROS production in RNAi transformants, showing that the decrease in aoxAf gene expression caused an increase in ROS production. After incubation with ROS donors the viability of these strains was determined by flow cytometry analysis. The pALB1/aoxAf strain showed higher lethality, when compared with CEA and pALB1, suggesting the involvement of AOX in antioxidant defense in A. fumigatus. Besides, ROS produced by alveolar macrophages play an essential role in the killing of A. fumigatus conidia. In the same way, phagocytosis assay revealed that pALB1/aoxAf strain was more lethal than CEA and pALB1. With these results, we concluded that alternative oxidase is an efficient antioxidant system and might contribute with defense mechanism of A. fumigatus.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Oxidase Alternativa (AOX) em plantas à codificada por uma pequena famÃlia multigÃnica de origem nuclear (DNA genÃmico). Essa famÃlia multigÃnica foi bem estudada em mono e dicotiledÃneas sendo subdividida em duas subfamÃlias: Aox1 e Aox2. Os genes Aox1 sÃo encontrados em mono e eudicotiledÃneas apresentando expressÃo mais relacionada a condiÃÃes de estresses enquanto que os genes Aox2 sÃo encontrados apenas em eudicotiledÃneas com expressÃo constitutiva. VÃrios genes Aox1 e apenas hum gene Aox2 sÃo encontrados na maioria das eudicotiledÃneas estudadas. Nesse trabalho, caracterizou-se a famÃlia multigÃnica da Aox no gÃnero Medicago (Medicago truncatula e Medicago sativa) pertencente à ordem Fabales. Em Medicago truncatula, a famÃlia multigÃnica da Aox foi carcterizada atravÃs de busca por bioinformÃtica em bancos de dados identificando-se 4 genes Aox (Aox1, Aox2a, Aox2b1 e Aox2b2) no genoma dessa espÃcie revelando pela primeira vez uma duplicaÃÃo do gene Aox2b. OligonucleotÃdeos especÃficos desenhados para cada um dos genes foram usados para amplificaÃÃo por PCR, clonagem e seqÃenciamento parcial dos referidos genes em Medicago sativa. A expressÃo gÃnica foi estudada, atravÃs de RT-PCR semiquantitativa, em sementes durante a germinaÃÃo (0, 24 e 48 horas de apÃs embebiÃÃo) e em raÃzes e folhas de Medicago sativa crescidas em meio hidropÃnico de Hoagland e submetidas a diferentes condiÃÃes de estresse (0, 6, 12 e 24 hs apÃs tratamento): controle, Ãcido salicÃlico (0,5 mM), PEG (100 g/L), H2O2 (10 mM) e cisteÃna (0,5 mM). Os resultados revelaram que todos os 4 genes Aox foram detectados em sementes de Medicago sativa, entretanto os genes Aox1, 2b1 e 2b2 apresentaram aumento da expressÃo durante a germinaÃÃo enquanto que o Aox2a mostrou-se constitutivo. Em folhas os genes Aox1, 2a e 2b1 foram detectados em todas as condiÃÃes testadas jà o Aox2b2 foi detectado mais intensamente apenas nas condiÃÃes de estresse. De maneira semelhante ao observado durante a germinaÃÃo os genes Aox1, 2b1 e 2b2 tiveram expressÃo aumentada em resposta a todas as condiÃÃes de estresse. O Aox2a mostrou-se constitutivo, mas foi intensamente expresso. Em raÃzes, todos os genes foram detectados e um perfil semelhante de induÃÃo dos genes Aox1, 2b1 e 2b2 tambÃm foi observado com exceÃÃo do tratamento com PEG onde apenas Aox1 foi induzido. O Aox2a tambÃm se mostrou constitutivo, mas foi fracamente expresso. Com a finalidade de se compreender melhor a co-expressÃo dos genes Aox1, 2b1 e 2b2 em Medicago sativa os promotores foram clonados e seqÃenciados revelando regiÃes idÃnticas entre eles indicando o envolvimento de elementos cis comuns na regulaÃÃo. Esses resultados corroboram com a co-expressÃo induzida por estresse de Aox1/Aox2b observada anteriormente em feijÃo. Contudo, em Medicago sativa, observamos expressÃo diferencial entre tecidos: no tecido radicular os genes Aox1, Aox2a e 2b1 podem sem induzidos por estresses e/ou mostram uma caracterÃstica de expressÃo. Por outro lado, em folhas o gene Aox2b2 diferenciou por apresentar apenas caracterÃstica de gene induzido em condiÃÃes de estresse. / In plants, Alternative Oxidase (AOX) is enconded by small milti gene family located in genomc DNA. This multi gene family was studied in mono and dicots plants being clusterd in two subfamilies: Aox1 and Aox2. Aox1 gene are found in all angiosperms tÃxon presenting gene expression related to stress situations while Aox2 genes are found in dicots plants only and presenting a houkeeping expression. Many Aox1 genes e just one Aox2 are found in the most of dicots studied. However, in Fabales, as cowpea and soybean, is found a profile with two genes Aox2 (Aox2a , Aox2b) and one Aox1 gene. In this work was characterized a multi gene family of Aox genes in Medicago genus (Medicago truncatula e Medicago sativa) belonging to Fabales Order. Data mining in genBanks characterized four Aox genes (Aox1, Aox2a, Aox2b1 and Aox2b2) in Medicago truncatula genome revealing for first time a duplication of Aox2b genes. Specifics primers designed for each Aox gene and then were used to amplification by PCR, cloning and partial sequencing of these genes in Medicago sativa. Gene expression was carried out by semiquantitative RT-PCR in: germination seeds (0, 24, 48 hours of germination), roots and leaves from Medicago sativa grewth in Hoaglendâs medium and applied to disticts stress conditions (0, 6, 12 e 24 hs after treatment): control, salicylic acid (0,5mM), PEG (100g/L), H2O2 (10mM) e cisteÃne (0,5mM). The results revealed that all four Aox genes were detected in seed of Medicago sativa. However, Aox1, Aox2b1 and Aox2b2 genes presented high expression during germination while Aox2a showed constitutive expression. In leaves, Aox1, Aox2a and Aox2b1 were detected in all conditions tested, but Aox2b2 was observed more strong in stress situations only. Simirily observed in germination, Aox1, Aox2b1 and Aox2b2 increased transcripts levels in response to all stress conditions. Aox2a, one more time, had constitutive, but very strong expression. In roots, all genes were detected and a similar induction profile of Aox1, Aox2b1 and Aox2b2 were confirmed less to PEG treatment where just Aox1 was responsive. Aox2a had constitutive expression too, but it was weakly expressed. In order to understand the co-expresion of Aox1, Aox2b1 and Aox2b2 genes, the promoter regions were cloned and sequenced revealing close motifs among them suggesting th involviment of cis-elements in their regulation. Theses resuls corroborate with co-expression stress-induced of Aox1/Aox2b found in cowpea. However, in Medicago sativa, it was observed tissue-specific exression. Aox1, Aox2a and Aox2b1 with characteristics constitutive and induced in seeds germination and roots tissue while in leaves Aox2b2 differed by present stress-induced expression only.

O Aspergillus fumigatus é um fungo filamentoso e saprofítico, encontrado em todas as regiões do mundo, desempenhando um importante papel na reciclagem de carbono e nitrogênio do solo. A principal forma de infecção ocorre através da inalação dos conídios com predominância de infecções no trato respiratório, principalmente em pacientes imunocomprometidos. A mitocôndria de A. fumigatus foi caracterizada em nosso laboratório, que revelou a presença de uma respiração resistente a cianeto mediada pela oxidase alternativa. A clonagem e sequenciamento deste gene foram realizadas através de screening de uma biblioteca de DNA genômico. O alinhamento das sequências genômica e de cDNA mostrou a presença de dois introns, que após splicing codifica uma proteína contendo 352 aminoácidos, possuindo uma massa molecular estimada de 40,84 kDa e um pI teórico de 9,51. Além disso, foram identificados domínios altamente conservados (LET, NERMHL, LEEA e RADEH) que interagem com átomos de ferro e estão contidos em -hélices propostas como responsáveis pela organização estrutural da enzima. A fim de caracterizar bioquimicamente esta proteína, a sequência de cDNA do gene foi clonada em plasmídeo pYES2 e expressa em S. cerevisiae INVSc1 como um modelo eucarioto. Após expressão, a proteína encontrou-se de forma ativa, conferindo à levedura uma respiração resistente a cianeto. Esta característica herdada provocou uma discreta diminuição na taxa de crescimento em meio não-fermentativo e uma capacidade de sobrevivência na presença de KCN. Acredita-se que a atividade das AOXs esteja diretamente relacionada com a presença de diferentes espécies reativas de oxigênio (ERO). Neste contexto, a avaliação do efeito de diferentes agentes pró-oxidantes provocou um aumento na atividade e na expressão da enzima. Paralelamente, a caracterização funcional do gene foi realizada através da técnica de interferência por RNA, utilizando o vetor de expressão pALB1. Em meio contendo maltose, as cepas pALB1/aoxAf apresentaram coloração branca devido ao silenciamento do gene alb1. Os níveis de mRNA do gene aoxAf foram determinados por Real time RT-PCR, mostrando o eficiente silenciamento do gene alvo com a construção utilizada. Devido à relação já descrita entre ERO e a atividade das AOXs, avaliou-se a produção de espécies reativas de oxigênio nas cepas silenciadas utilizando-se a sonda CM-H2DCFDA, observando maior produção na cepa pALB1/aoxAf. Além disso, a viabilidade destas cepas foi determinada por citometria de fluxo após a exposição com agentes pró-oxidantes, a qual indicou maior letalidade na cepa pALB1/aoxAf, quando comparada com CEA e pALB1. Da mesma forma, após a incubação dos conídios das cepas silenciadas com macrófagos de camundongos foi verificada uma maior atividade microbicida dos macrófagos na cepa duplamente silenciada pALB1/aoxAf, quando comparada com as outras cepas. Com estes resultados podemos concluir que a oxidase alternativa apresenta uma importante atividade antioxidante, além de contribuir nos mecanismos de defesa durante o processo de infecção de A. fumigatus. / The saprophytic species Aspergillus fumigatus is a deuteromycete fungus found worldwide, which has an essential role in recycling carbon and nitrogen. Following inhalation of conidia by the immunocompetent host, the innate cellular immune system is responsible for killing the conidia, exposing them to reactive oxygen. However, A. fumigatus is capable of surviving and replicating within the phagolysosomal compartment of immunocompromised macrophages. It was previously demonstrated that A. fumigatus mitochondria possess an alternative oxidase (aoxAf) wich is a cyanide-resistant protein. A partial genomic DNA library was screened to cloning an aoxAf gene. The alignment between the cDNA and genomic DNA sequences revealed the existence of two introns which after splicing encodes a 352 amino acid sequence with a calculated molecular mass of 40 kDa and a theoretical pI of 9.51. The deduced amino acid sequence revealed four regions completely conserved among the AOXs sequences (LET, NERMHL, LEEA and RADE-H), where six conserved amino acids residues are proposed to be a metal ligand site. To characterize the AOX protein, a cDNA of aoxAf gene was cloned into pYES2 plasmid and transformed in S. cerevisiae INVSc1. After the incubation of the cells in a nonfermentable medium in the presence of KCN, S. cerevisiae expressing AOX was able to grow, while it was lethal for the control yeast. These results suggest that the recombinant AOXAf is properly targeted to the S. cerevisiae mitochondria where it has functional activity. Studies with different species demonstrated that AOX is induced by a variety of treatments usually labeled as stresses. To verify the function of AOX in A. fumigatus under oxidative stress conditions, conidia were treated with different donors of ROS. These treatments caused an increase in aoxAf activity and transcription levels. To identify genetically attributes of virulence and oxidative defense in A. fumigatus, we construct a RNA interference plasmid. Two inverted repeated sequences of conserved region of an interest gene were amplified and cloned in pALB1 plasmid. In maltose medium pALB1 and pALB1/aoxAf transformants demonstrated white colonies, attributable to the reduction of alb1 gene expression. The aoxAf mRNA levels were analyzed by Real time RT-PCR, showing an efficient alternative oxidase gene silencing in pALB1 plasmid construction. It was previously demonstrated that ROS can stimulate the AOXs activity, so, we used the dye CM-H2DCFDA to measure ROS production in RNAi transformants, showing that the decrease in aoxAf gene expression caused an increase in ROS production. After incubation with ROS donors the viability of these strains was determined by flow cytometry analysis. The pALB1/aoxAf strain showed higher lethality, when compared with CEA and pALB1, suggesting the involvement of AOX in antioxidant defense in A. fumigatus. Besides, ROS produced by alveolar macrophages play an essential role in the killing of A. fumigatus conidia. In the same way, phagocytosis assay revealed that pALB1/aoxAf strain was more lethal than CEA and pALB1. With these results, we concluded that alternative oxidase is an efficient antioxidant system and might contribute with defense mechanism of A. fumigatus.

Moniliophthora perniciosa é um fungo basidiomiceto causador da doença vassoura de bruxa do cacaueiro. Um conjunto de técnicas para controle da doença vem sendo testado e aplicado, incluindo o uso de fungicidas a base de inibidores da cadeia respiratória principal, específicos para fungos. No entanto, M. perniciosa tem se mostrado resistente a estas drogas e uma possível explicação para tal resistência é a atividade de uma oxidase alternativa (AOXp), cuja expressão e atividade já vêm sendo caracterizadas. A análise funcional deste gene de M. perniciosa não foi realizada, pois uma técnica efetiva para produção de mutantes do fungo ainda não foi estabelecida. Assim, este projeto visou testar a hipótese de que a expressão do gene AOX de M. perniciosa (Mp-AOX) previne o estresse oxidativo devido à diminuição na produção de espécies reativas de oxigênio (ROS) pela cadeia respiratória. Para isso realizamos a caracterização do gene Mp-AOX por clonagem e expressão heteróloga em Saccharomyces cerevisiae. O vetor de expressão em levedura pYES2/CT com o gene Mp-AOX foi montado e a linhagem de levedura W303-1b transformada. Foram realizadas análises de medição de formação de massa celular, geração de espécies reativas de oxigênio (ROS) mitocondrial, testes de viabilidade na presença de inibidores da cadeia respiratória principal Antimicina A e azoxistrobina e do inibidor específico de AOXp - ácido salicil hidroxâmico (SHAM). Nossos resultados indicam que quando o gene Mp-AOX é expresso em S. cerevisiae há diminuição da geração de biomassa celular, menor proliferação celular e decaimento na produção de ROS, sugerindo que nossa hipótese inicial de que Mp-AOXp causa alívio no estresse oxidativo estar correta. A levedura recombinante expressando o gene Mp-AOX mostrou-se viável para utilização como modelo para estudos de novos análogos químicos para o combate da vassoura de bruxa, auxiliando a agricultura e promovendo novos entendimentos para o combate desse fungo. / Moniliophthora pernicious is a basidiomycete fungus that causes witches\' broom of cacao disease. A number of techniques for disease control has been applied and tested, including the use of the fungicides that inhibits the main respiratory chain, specific to fungi. However, M. pernicious has proven to be resistant to these drugs and one possible explanation to this resistance would be the activity of an alternative oxidase activity (AOXp), whose expression and activity have already been characterized. Functional analysis of this gene in M. pernicious was not performed because an effective technique for producing mutants of the fungus has not yet been established. This project aimed to test the hypothesis that the expression of Mp-AOX gene prevents oxidative stress due to decreased production of reactive oxygen species (ROS) by the respiratory chain. To perform this characterization, Mp- AOX gene was cloned and heterologous expressed in Saccharomyces cerevisiae. The yeast expression vector pYES2/CT with Mp-AOX gene was constructed and the yeast strain W303 - 1b transformed. Analyses measuring cell mass formation, generation of mitochondrial reactive oxygen species (ROS), viability tests challenging the cells against inhibitors of the main respiratory chain, Antimycin A and azoxystrobin, and against the specific inhibitor of the AOXp - salicylaldehyde hydroxamic acid (SHAM) were performed. Our results indicate that the Mp-AOX gene expression in S. cerevisiae causes decreased generation of cellular biomass, less cell proliferation and the decay in the production of ROS, suggesting that our initial hypothesis that Mp-AOXp reliefs the oxidative stress is correct. The recombinant yeast expressing Mp- AOX gene was feasible for use as a model for studies of new chemical to fight witches\' broom, helping with agriculture and promoting new understandings to combat this fungus.

Moniliophthora perniciosa é um fungo basidiomiceto causador da doença vassoura de bruxa do cacaueiro. Um conjunto de técnicas para controle da doença vem sendo testado e aplicado, incluindo o uso de fungicidas a base de inibidores da cadeia respiratória principal, específicos para fungos. No entanto, M. perniciosa tem se mostrado resistente a estas drogas e uma possível explicação para tal resistência é a atividade de uma oxidase alternativa (AOXp), cuja expressão e atividade já vêm sendo caracterizadas. A análise funcional deste gene de M. perniciosa não foi realizada, pois uma técnica efetiva para produção de mutantes do fungo ainda não foi estabelecida. Assim, este projeto visou testar a hipótese de que a expressão do gene AOX de M. perniciosa (Mp-AOX) previne o estresse oxidativo devido à diminuição na produção de espécies reativas de oxigênio (ROS) pela cadeia respiratória. Para isso realizamos a caracterização do gene Mp-AOX por clonagem e expressão heteróloga em Saccharomyces cerevisiae. O vetor de expressão em levedura pYES2/CT com o gene Mp-AOX foi montado e a linhagem de levedura W303-1b transformada. Foram realizadas análises de medição de formação de massa celular, geração de espécies reativas de oxigênio (ROS) mitocondrial, testes de viabilidade na presença de inibidores da cadeia respiratória principal Antimicina A e azoxistrobina e do inibidor específico de AOXp - ácido salicil hidroxâmico (SHAM). Nossos resultados indicam que quando o gene Mp-AOX é expresso em S. cerevisiae há diminuição da geração de biomassa celular, menor proliferação celular e decaimento na produção de ROS, sugerindo que nossa hipótese inicial de que Mp-AOXp causa alívio no estresse oxidativo estar correta. A levedura recombinante expressando o gene Mp-AOX mostrou-se viável para utilização como modelo para estudos de novos análogos químicos para o combate da vassoura de bruxa, auxiliando a agricultura e promovendo novos entendimentos para o combate desse fungo. / Moniliophthora pernicious is a basidiomycete fungus that causes witches\' broom of cacao disease. A number of techniques for disease control has been applied and tested, including the use of the fungicides that inhibits the main respiratory chain, specific to fungi. However, M. pernicious has proven to be resistant to these drugs and one possible explanation to this resistance would be the activity of an alternative oxidase activity (AOXp), whose expression and activity have already been characterized. Functional analysis of this gene in M. pernicious was not performed because an effective technique for producing mutants of the fungus has not yet been established. This project aimed to test the hypothesis that the expression of Mp-AOX gene prevents oxidative stress due to decreased production of reactive oxygen species (ROS) by the respiratory chain. To perform this characterization, Mp- AOX gene was cloned and heterologous expressed in Saccharomyces cerevisiae. The yeast expression vector pYES2/CT with Mp-AOX gene was constructed and the yeast strain W303 - 1b transformed. Analyses measuring cell mass formation, generation of mitochondrial reactive oxygen species (ROS), viability tests challenging the cells against inhibitors of the main respiratory chain, Antimycin A and azoxystrobin, and against the specific inhibitor of the AOXp - salicylaldehyde hydroxamic acid (SHAM) were performed. Our results indicate that the Mp-AOX gene expression in S. cerevisiae causes decreased generation of cellular biomass, less cell proliferation and the decay in the production of ROS, suggesting that our initial hypothesis that Mp-AOXp reliefs the oxidative stress is correct. The recombinant yeast expressing Mp- AOX gene was feasible for use as a model for studies of new chemical to fight witches\' broom, helping with agriculture and promoting new understandings to combat this fungus.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / A FotossÃntese e a respiraÃÃo sÃo bem conhecidos como sendo responsÃveis pela produÃÃo de energia no interior das cÃlulas de plantas. Acoplados à estes processos bioenergÃticos, a transferÃncia de elÃtrons que ocorre nas membranas do cloroplasto e mitocÃndria, tambÃm sÃo considerados com tendo potencial de produÃÃo de ROS. PossÃveis interaÃÃes no funcionamento dessas organelas permanecem pouco conhecidas, especialmente em resposta a condiÃÃes de estresse. Sob estas condiÃÃes, sugere-se que as vias de transferÃncia de elÃtrons ligadas à AOX, à pUCP ou à PTOX poderia limitar a formaÃÃo de ROS reduzindo assim danos oxidativos Ãs organelas celulares. Em nosso trabalho, foram selecionadas duas cultivares de Vigna unguiculata, inicialmente caracterizados como sensÃvel (cv 1183) ou tolerante (cv EPACE1) à seca. Sob condiÃÃes experimentais, as duas cultivares nÃo apresentaram diferenÃas significativas na sensibilidade à seca. Entretanto o cultivar EAPCE1 foi mais tolerante ao ozÃnio com base no desenvolvimento de necrose e de vÃrios parÃmetros fisiolÃgicos (ϕPSII) e bioquÃmicos (teor de glutationa). Para os perfis de expressÃo de genes que codificam AOX, PUCP e PTOX duas respostas foram claramente identificadas no cultivar EPACE1. Em um tempo curto, a expressÃo destas proteÃnas à geralmente estimulada. Em um perÃodo mais longo (14 dias), a resposta à diferente, dependendo da tipo de estresse. Sob o ozÃnio, um aumento da expressÃo das proteÃnas mitocondriais à mantida enquanto o gene que codifica para a PTOX à sub-regulada. Sob seca a proteÃna desacopladora do plastÃdio (PTOX) à superexpressa. Sob condiÃÃes de combinaÃÃo stress, seca combinada com ozÃnio, o efeito da seca sobre o fluxo de ozÃnio nas folhas nÃo foi alterado, e os genes VuPTOX e VuUCP1b sÃo super-expressos depois de 3 e 7 dias de stress. Este aumento da expressÃo, jà observado em resposta à seca por aplicada separadamente poderia desempenhar um papel na prevenÃÃo da formaÃÃo de ROS tanto em mitocÃndrias e cloroplastos prevenindo assim os danos causados pelo ozÃnio. / Possible interactions between chloroplast and mitochondria remain poorly known, particularly in response to stress conditions. Under these conditions, it is suggested that the electron transfer pathways linked to AOX or pUCP (mitochondrial uncoupling proteins) and PTOX (plastidial uncoupling protein) could limit the formation of ROS to reduce oxidative damage in cellular organelles. In our work, we selected two cultivars of Vigna unguiculata, cv 1183 and cv EPACE. Under our experimental conditions, both cultivars showed no real differences in sensitivity to drought. However cv EPACE was more tolerant to O3 based on the development of necrosis and several physiological parameters (Fv/Fm, ϕPSII) and biochemical (glutathione content). For the expression profiles of genes encoding AOX, PUCP and PTOX two responses were clearly identified in the cultivar EPACE. On a shortterm, expression of these proteins is generally stimulated. On a longer term (14 days), the answer differs depending on the treatment. Under O3, the strongest expression of mitochondrial proteins is maintained while the gene encoding the PTOX is own-regulated. Under drought only the plastid protein (PTOX) is upregulated. Under conditions of stress combination, drought has little effect on the influx of O3 in the leaves, and the VuPTOX and VuUCP1b genes are up-regulated after 3 and 7 days of stress. This ver-regulation, already observed in response to drought alone could play a role in preventing the formation of ROS in both mitochondria and chloroplasts.