A Incontinência Pigmentar (IP) é uma genodermatose multissistêmica rara caracterizada por diferentes manifestações clínicas que incluem anormalidades de pele, dentes, cabelos, unhas, olhos e sistema nervoso central. A doença tem um padrão de herança ligado ao X dominante, com letalidade no sexo masculino. A IP é causada por mutações no gene IKBKG, que codifica a subunidade regulatória de um complexo necessário para ativação do fator nuclear kB (NF-kB), envolvido em diferentes funções fisiológicas e patológicas essenciais, incluindo a sobrevivência celular. Cerca de 70-80% dos pacientes com IP carregam um rearranjo recorrente no lócus de IKBKG: a deleção dos éxons 4-10 do gene (IKBKGdel). O objetivo do presente estudo é investigar em uma série de casos de IP a prevalência da deleção recorrente, os achados clínicos associados e as histórias genéticas familiares. O estudo molecular incluiu 36 indivíduos, sendo 23 pacientes diagnosticados com IP (11 casos-índice e 12 familiares) e mais 13 familiares não-afetados. A prevalência da deleção IKBKGdel na amostra (73%) está de acordo com o relatado na literatura, indicando que, independente da origem étnica, essa é a principal mutação em IKBKG. As manifestações clínicas dos pacientes estão de acordo ao descrito em estudos prévios e apontam a importância de avaliações específicas que visem aos principais sinais da IP. A alta variabilidade clínica familiar indica uma ausência de correlação genótipo-fenótipo e sugere que outros fatores devem desenvolver um papel importante para a severidade da doença. Nós demonstramos, pela primeira vez, um desvio da proporção esperada pela segregação Mendeliana de meninos:meninas e meninas afetadas:não-afetadas nos casos familiares, indicando uma aparente transmissão preferencial do alelo IKBKG mutado. Estudos adicionais serão importantes para comprovar esse achado. Esse é o primeiro estudo genético em IP realizado no Brasil e contribui para a compreensão das bases genética e clínica envolvidas. / Incontinentia Pigmenti (IP) is a rare multisystem genodermatosis characterized by several clinical manifestations, including abnormalities of skin, teeth, hair, nail, eyes and central nervous system. The disease is X-linked dominant and lethal in males. IP occurs due to mutations in IKBKG gene, which encodes the regulatory subunit of a complex required for nuclear factor kB (NF-kB) activation, involved in many essential physiological and pathologic functions, including cell survival. Around 70-80% of IP patients carry a recurrent rearrangement in IKBKG locus: the exon 4-10 deletion (IKBKGdel). Our aim was to investigate in a case series of IP the recurrent deletion prevalence, the associated clinical findings and the familial genetic histories. The molecular study included 36 individuals, being 23 IP patients (11 index-cases and 12 relatives) and 13 non-affected relatives. The IKBKGdel prevalence in our sample (73%) is in accordance to that reported in literature, indicating that, irrespectively of ethnical origin, this is the major mutation in IKBKG. The clinical manifestations from our IP patients are consistent to those described in previous studies and point out the importance of a specific examination looking for the most prevalent IP signs. The high observed clinical intrafamilial variability indicates a lack of genotype-phenotype correlation and suggests that other factors might play an important role to disease’s severity. We show, in first instance, a deviation in the expected Mendelian proportion of male:female ratio and, among female, the affected:non-affected ratio in familial cases, indicating an apparent preferential transmission of the mutated IKBKG allele. studies are important to verify this finding. This is the first Brazilian genetic study in IP and it contributes to the understanding of the genetic and clinical bases involved.

A Incontinência Pigmentar (IP) é uma genodermatose multissistêmica rara caracterizada por diferentes manifestações clínicas que incluem anormalidades de pele, dentes, cabelos, unhas, olhos e sistema nervoso central. A doença tem um padrão de herança ligado ao X dominante, com letalidade no sexo masculino. A IP é causada por mutações no gene IKBKG, que codifica a subunidade regulatória de um complexo necessário para ativação do fator nuclear kB (NF-kB), envolvido em diferentes funções fisiológicas e patológicas essenciais, incluindo a sobrevivência celular. Cerca de 70-80% dos pacientes com IP carregam um rearranjo recorrente no lócus de IKBKG: a deleção dos éxons 4-10 do gene (IKBKGdel). O objetivo do presente estudo é investigar em uma série de casos de IP a prevalência da deleção recorrente, os achados clínicos associados e as histórias genéticas familiares. O estudo molecular incluiu 36 indivíduos, sendo 23 pacientes diagnosticados com IP (11 casos-índice e 12 familiares) e mais 13 familiares não-afetados. A prevalência da deleção IKBKGdel na amostra (73%) está de acordo com o relatado na literatura, indicando que, independente da origem étnica, essa é a principal mutação em IKBKG. As manifestações clínicas dos pacientes estão de acordo ao descrito em estudos prévios e apontam a importância de avaliações específicas que visem aos principais sinais da IP. A alta variabilidade clínica familiar indica uma ausência de correlação genótipo-fenótipo e sugere que outros fatores devem desenvolver um papel importante para a severidade da doença. Nós demonstramos, pela primeira vez, um desvio da proporção esperada pela segregação Mendeliana de meninos:meninas e meninas afetadas:não-afetadas nos casos familiares, indicando uma aparente transmissão preferencial do alelo IKBKG mutado. Estudos adicionais serão importantes para comprovar esse achado. Esse é o primeiro estudo genético em IP realizado no Brasil e contribui para a compreensão das bases genética e clínica envolvidas. / Incontinentia Pigmenti (IP) is a rare multisystem genodermatosis characterized by several clinical manifestations, including abnormalities of skin, teeth, hair, nail, eyes and central nervous system. The disease is X-linked dominant and lethal in males. IP occurs due to mutations in IKBKG gene, which encodes the regulatory subunit of a complex required for nuclear factor kB (NF-kB) activation, involved in many essential physiological and pathologic functions, including cell survival. Around 70-80% of IP patients carry a recurrent rearrangement in IKBKG locus: the exon 4-10 deletion (IKBKGdel). Our aim was to investigate in a case series of IP the recurrent deletion prevalence, the associated clinical findings and the familial genetic histories. The molecular study included 36 individuals, being 23 IP patients (11 index-cases and 12 relatives) and 13 non-affected relatives. The IKBKGdel prevalence in our sample (73%) is in accordance to that reported in literature, indicating that, irrespectively of ethnical origin, this is the major mutation in IKBKG. The clinical manifestations from our IP patients are consistent to those described in previous studies and point out the importance of a specific examination looking for the most prevalent IP signs. The high observed clinical intrafamilial variability indicates a lack of genotype-phenotype correlation and suggests that other factors might play an important role to disease’s severity. We show, in first instance, a deviation in the expected Mendelian proportion of male:female ratio and, among female, the affected:non-affected ratio in familial cases, indicating an apparent preferential transmission of the mutated IKBKG allele. studies are important to verify this finding. This is the first Brazilian genetic study in IP and it contributes to the understanding of the genetic and clinical bases involved.

A Incontinência Pigmentar (IP) é uma genodermatose multissistêmica rara caracterizada por diferentes manifestações clínicas que incluem anormalidades de pele, dentes, cabelos, unhas, olhos e sistema nervoso central. A doença tem um padrão de herança ligado ao X dominante, com letalidade no sexo masculino. A IP é causada por mutações no gene IKBKG, que codifica a subunidade regulatória de um complexo necessário para ativação do fator nuclear kB (NF-kB), envolvido em diferentes funções fisiológicas e patológicas essenciais, incluindo a sobrevivência celular. Cerca de 70-80% dos pacientes com IP carregam um rearranjo recorrente no lócus de IKBKG: a deleção dos éxons 4-10 do gene (IKBKGdel). O objetivo do presente estudo é investigar em uma série de casos de IP a prevalência da deleção recorrente, os achados clínicos associados e as histórias genéticas familiares. O estudo molecular incluiu 36 indivíduos, sendo 23 pacientes diagnosticados com IP (11 casos-índice e 12 familiares) e mais 13 familiares não-afetados. A prevalência da deleção IKBKGdel na amostra (73%) está de acordo com o relatado na literatura, indicando que, independente da origem étnica, essa é a principal mutação em IKBKG. As manifestações clínicas dos pacientes estão de acordo ao descrito em estudos prévios e apontam a importância de avaliações específicas que visem aos principais sinais da IP. A alta variabilidade clínica familiar indica uma ausência de correlação genótipo-fenótipo e sugere que outros fatores devem desenvolver um papel importante para a severidade da doença. Nós demonstramos, pela primeira vez, um desvio da proporção esperada pela segregação Mendeliana de meninos:meninas e meninas afetadas:não-afetadas nos casos familiares, indicando uma aparente transmissão preferencial do alelo IKBKG mutado. Estudos adicionais serão importantes para comprovar esse achado. Esse é o primeiro estudo genético em IP realizado no Brasil e contribui para a compreensão das bases genética e clínica envolvidas. / Incontinentia Pigmenti (IP) is a rare multisystem genodermatosis characterized by several clinical manifestations, including abnormalities of skin, teeth, hair, nail, eyes and central nervous system. The disease is X-linked dominant and lethal in males. IP occurs due to mutations in IKBKG gene, which encodes the regulatory subunit of a complex required for nuclear factor kB (NF-kB) activation, involved in many essential physiological and pathologic functions, including cell survival. Around 70-80% of IP patients carry a recurrent rearrangement in IKBKG locus: the exon 4-10 deletion (IKBKGdel). Our aim was to investigate in a case series of IP the recurrent deletion prevalence, the associated clinical findings and the familial genetic histories. The molecular study included 36 individuals, being 23 IP patients (11 index-cases and 12 relatives) and 13 non-affected relatives. The IKBKGdel prevalence in our sample (73%) is in accordance to that reported in literature, indicating that, irrespectively of ethnical origin, this is the major mutation in IKBKG. The clinical manifestations from our IP patients are consistent to those described in previous studies and point out the importance of a specific examination looking for the most prevalent IP signs. The high observed clinical intrafamilial variability indicates a lack of genotype-phenotype correlation and suggests that other factors might play an important role to disease’s severity. We show, in first instance, a deviation in the expected Mendelian proportion of male:female ratio and, among female, the affected:non-affected ratio in familial cases, indicating an apparent preferential transmission of the mutated IKBKG allele. studies are important to verify this finding. This is the first Brazilian genetic study in IP and it contributes to the understanding of the genetic and clinical bases involved.

Os relógios biológicos são fundamentais para a sincronização do comportamento dos organismos a mudanças no fotoperíodo. Todas as alterações rítmicas são determinantes para a sobrevivência da espécie uma vez que elas prevêem que os ajustes internos coincidam com a fase mais propícia do ciclo ambiental, permitindo aos organismos a capacidade de sincronizar esses eventos internos com os ciclos ambientais. Muitos desses ritmos biológicos são claramente associados ao ciclo claro-escuro, sendo este ciclo de grande importância para as espécies que possuem algum tipo de pigmento fotossensível. Os melanóforos de Xenopus laevis são fotossensíveis, respondendo à luz com dispersão dos grânulos de melanina, devido à presença de duas melanopsinas, Opn4x e Opn4m. As células pigmentares dos vertebrados heterotérmicos respondem com migração pigmentar a uma variedade de agentes, incluindo as endotelinas. Em peixes teleósteos, ETs induzem a agregação pigmentar em melanóforos, enquanto que em anfíbios, ET-3 induz a dispersão de grânulos de pigmentos em melanóforos de Xenopus laevis e de Rana catesbeiana, através da ativação de receptores ETc. Propusemos determinar o padrão temporal de expressão dos genes das melanopsinas e do receptor ETc em melanóforos dérmicos de X. laevis em cultura, bem como os efeitos temporais e dose- dependentes da endotelina sobre essa expressão. Demonstramos, através de ensaios de PCR quantitativo, que o tratamento de 12C:12E , somado a uma troca de meio, assim como o de endotelina-3 10-9 e 10-8M em escuro constante, foi capaz de sincronizar a expressão de Opn4x e Opn4m. Entretanto, o receptor ETc parece não ser sincronizado pelo ciclo claro-escuro, ou pelo tratamento hormonal. Dependendo da dose utilizada e do ZT analisado, ET-3 pode promover um aumento ou inibição da expressão gênica de Opn4x, Opn4m e ETc, indicando uma modulação de forma dose-dependente. Além disso, pode atuar como um agente sincronizador da expressão dos transcritos das melanopsinas. / The biological clocks are critical for synchronizing the behavior of organisms to changes in photoperiod. All rhythmic changes are crucial to the survival of the species since they provide for internal adjustments to coincide with the phase of the cycle most favorable. Many of these biological rhythms are clearly associated with the light-dark cycle, of major importance for species that have some type of photosensitive pigment. Melanophores of Xenopus laevis are photosensitive, responding to light with dispersion of melanin granules, due to the presence of two melanopsins, Opn4x and Opn4m. The pigment cells of ectothermic vertebrates respond with pigment migration to a variety of agents including the endothelins. In teleost fish, ETs induce pigment aggregation in melanophores, whereas in amphibians, ET-3 induces the dispersion of pigment granules in melanophores of Xenopus laevis and Rana catesbeiana, by activation of ETc. We proposed to determine the temporal pattern of gene expression of the ETc receptor and melanopsins in dermal melanophores of X. laevis in culture as well as the effects of endothelin-3 on the temporal expression of the 3 genes. Using quantitative PCR, we demonstrated that 12L: 12D regimen, combined with medium changes, as well as the treatment with 10-9 and 10-8M endothelin-3, was able to synchronize the expression of Opn4x and Opn4m. However, ETc receptor seems not to be synchronized by light-dark cycle, or hormone treatment. Depending on the dose and the ZT, ET-3 may promote an increase or inhibition of gene expression of Opn4x, Opn4m and ETc, indicating a dose-dependent modulatory effect. In addition, endothelin-3 may also act as a synchronizing agent of the melanopsins transcripts.

Muitos vertebrados ectotérmicos ajustam suas cores corporais para serem confundidos com o ambiente, através da migração de pigmentos no interior de cromatóforos, regulada por sistemas neurais e/ou hormonais. Essas mudanças de coloração auxiliam no mimetismo, termorregulação, comunicação social e expressão de comportamentos como excitação sexual, agressividade e medo. Entretanto, cromatóforos de inúmeras espécies respondem diretamente à luz. Estudos sobre a resposta à luz nos melanóforos de Xenopus laevis levaram à descoberta do fotopigmento melanopsina, uma opsina que está presente na retina de todos os grupos de vertebrados, inclusive no homem. Vários hormônios podem regular o processo de mudança de cor nos vertebrados, dentre eles a melatonina, hormônio secretado pela glândula pineal. Este é o principal órgão responsável pela integração do sistema neuroendócrino dos vertebrados ao meio ambiente, traduzindo direta ou indiretamente a informação do fotoperíodo em sinal hormonal, coordenando assim os ritmos fisiológicos circadianos com o meio ambiente. Os objetivos deste trabalho foram: investigar se a expressão gênica das melanopsinas e do receptor de melatonina em melanóforos de Xenopus laevis apresenta variação temporal sob diferentes condições luminosas; verificar se a expressão gênica das melanopsinas e do receptor de melatonina em melanóforos de Xenopus laevis pode ser modulada por melatonina. Dados do trabalho demonstram que as melanopsinas em melanóforos de Xenopus laevis são sincronizadas aos ciclos de claro-escuro, expressando um robusto ritmo ultradiano com período de 16h para Opn4m e um ritmo circadiano com período de 25h para Opn4x. Curiosamente, essa ritmicidade só foi observada quando os melanóforos foram mantidos em ciclos 12C:12E e foram submetidos à troca de meio durante a fase clara do fotoperíodo. A constância na expressão gênica do receptor de melatonina Mel1, quer sob diferentes regimes de luz, quer sob tratamento por melatonina, sugere que esse gene é extremamente estável, não sofrendo alterações ao ser submetido a estímulos exógenos, podendo ser considerado um gene constitutivo. O tratamento com melatonina por 6h na fase clara do fotoperíodo, além de inibir drasticamente a expressão de Opn4x e Opn4m, aboliu a ritimicidade de ambas as melanopsinas. Nossos resultados indicam que os melanóforos de Xenopus laevis possuem um relógio funcional e podem ser caracterizados como relógios periféricos, porém necessitam do ciclo claro-escuro associado à troca de meio para exibirem sua sincronização. / Many ectothermic vertebrates adjust their body color to mimic the environment, through the pigment migration within chromatophores, regulated by neural and / or hormonal systems. These changes in color help in camouflage, thermoregulation, social communication and behaviors such as sexual arousal, agressiveness and fear. However, chromatophores of several species respond directly to light. Studies about light response in melanophores of Xenopus laevis have led to the discovery of the photopigment melanopsin, an opsin that is present in the retina of all vertebrate groups, including man. Various hormones may regulate the process of color change in vertebrates, among them melatonin, hormone secreted by the pineal gland. This is the main organ responsible for the integration of the neuroendocrine system of vertebrates to the environment, translating directly or indirectly the photoperiod information into hormonal signal, thus coordinating physiological circadian rhythms with the environment. The objectives of this work were: to investigate whether the gene expression of melanopsins and melatonin receptor in melanophores of Xenopus laevis exhibited temporal variation under different light conditions; to verify whether gene expression of melanopsins and melatonin receptor in melanophores of Xenopus laevis could be modulated by melatonin. Our data show that melanopsins in melanophores of Xenopus laevis are synchronized to light-dark cycles, expressing a robust ultradian rhythm with a period of 16h for Opn4m and circadian rhythm with a period of 25h for Opn4x. Interestingly, the rhythm was only observed when the melanophores were maintained in 12L: 12D regime and medium change was performed during the fotophase of photoperiod. The constancy in the expression of melatonin receptor Mel1c, either under different light regimes, or under treatment by melatonin, suggesting that this gene is extremely stable, not being altered by exogenous stimulus, and may be considered a constitutive gene. Treatment with melatonin for 6h during the fotophase of the photoperiod, drastically inhibit the expression of Opn4x and Opn4m, and abolished the rhythm of both melanopsins. Our results indicate that melanophores of Xenopus laevis possess a functional clock and can be characterized as peripheral clocks, but they need the light-dark cycle associated with change of medium to exhibit their synchronization.

Muitos vertebrados ectotérmicos ajustam suas cores corporais para serem confundidos com o ambiente, através da migração de pigmentos no interior de cromatóforos, regulada por sistemas neurais e/ou hormonais. Essas mudanças de coloração auxiliam no mimetismo, termorregulação, comunicação social e expressão de comportamentos como excitação sexual, agressividade e medo. Entretanto, cromatóforos de inúmeras espécies respondem diretamente à luz. Estudos sobre a resposta à luz nos melanóforos de Xenopus laevis levaram à descoberta do fotopigmento melanopsina, uma opsina que está presente na retina de todos os grupos de vertebrados, inclusive no homem. Vários hormônios podem regular o processo de mudança de cor nos vertebrados, dentre eles a melatonina, hormônio secretado pela glândula pineal. Este é o principal órgão responsável pela integração do sistema neuroendócrino dos vertebrados ao meio ambiente, traduzindo direta ou indiretamente a informação do fotoperíodo em sinal hormonal, coordenando assim os ritmos fisiológicos circadianos com o meio ambiente. Os objetivos deste trabalho foram: investigar se a expressão gênica das melanopsinas e do receptor de melatonina em melanóforos de Xenopus laevis apresenta variação temporal sob diferentes condições luminosas; verificar se a expressão gênica das melanopsinas e do receptor de melatonina em melanóforos de Xenopus laevis pode ser modulada por melatonina. Dados do trabalho demonstram que as melanopsinas em melanóforos de Xenopus laevis são sincronizadas aos ciclos de claro-escuro, expressando um robusto ritmo ultradiano com período de 16h para Opn4m e um ritmo circadiano com período de 25h para Opn4x. Curiosamente, essa ritmicidade só foi observada quando os melanóforos foram mantidos em ciclos 12C:12E e foram submetidos à troca de meio durante a fase clara do fotoperíodo. A constância na expressão gênica do receptor de melatonina Mel1, quer sob diferentes regimes de luz, quer sob tratamento por melatonina, sugere que esse gene é extremamente estável, não sofrendo alterações ao ser submetido a estímulos exógenos, podendo ser considerado um gene constitutivo. O tratamento com melatonina por 6h na fase clara do fotoperíodo, além de inibir drasticamente a expressão de Opn4x e Opn4m, aboliu a ritimicidade de ambas as melanopsinas. Nossos resultados indicam que os melanóforos de Xenopus laevis possuem um relógio funcional e podem ser caracterizados como relógios periféricos, porém necessitam do ciclo claro-escuro associado à troca de meio para exibirem sua sincronização. / Many ectothermic vertebrates adjust their body color to mimic the environment, through the pigment migration within chromatophores, regulated by neural and / or hormonal systems. These changes in color help in camouflage, thermoregulation, social communication and behaviors such as sexual arousal, agressiveness and fear. However, chromatophores of several species respond directly to light. Studies about light response in melanophores of Xenopus laevis have led to the discovery of the photopigment melanopsin, an opsin that is present in the retina of all vertebrate groups, including man. Various hormones may regulate the process of color change in vertebrates, among them melatonin, hormone secreted by the pineal gland. This is the main organ responsible for the integration of the neuroendocrine system of vertebrates to the environment, translating directly or indirectly the photoperiod information into hormonal signal, thus coordinating physiological circadian rhythms with the environment. The objectives of this work were: to investigate whether the gene expression of melanopsins and melatonin receptor in melanophores of Xenopus laevis exhibited temporal variation under different light conditions; to verify whether gene expression of melanopsins and melatonin receptor in melanophores of Xenopus laevis could be modulated by melatonin. Our data show that melanopsins in melanophores of Xenopus laevis are synchronized to light-dark cycles, expressing a robust ultradian rhythm with a period of 16h for Opn4m and circadian rhythm with a period of 25h for Opn4x. Interestingly, the rhythm was only observed when the melanophores were maintained in 12L: 12D regime and medium change was performed during the fotophase of photoperiod. The constancy in the expression of melatonin receptor Mel1c, either under different light regimes, or under treatment by melatonin, suggesting that this gene is extremely stable, not being altered by exogenous stimulus, and may be considered a constitutive gene. Treatment with melatonin for 6h during the fotophase of the photoperiod, drastically inhibit the expression of Opn4x and Opn4m, and abolished the rhythm of both melanopsins. Our results indicate that melanophores of Xenopus laevis possess a functional clock and can be characterized as peripheral clocks, but they need the light-dark cycle associated with change of medium to exhibit their synchronization.

Os relógios biológicos são fundamentais para a sincronização do comportamento dos organismos a mudanças no fotoperíodo. Todas as alterações rítmicas são determinantes para a sobrevivência da espécie uma vez que elas prevêem que os ajustes internos coincidam com a fase mais propícia do ciclo ambiental, permitindo aos organismos a capacidade de sincronizar esses eventos internos com os ciclos ambientais. Muitos desses ritmos biológicos são claramente associados ao ciclo claro-escuro, sendo este ciclo de grande importância para as espécies que possuem algum tipo de pigmento fotossensível. Os melanóforos de Xenopus laevis são fotossensíveis, respondendo à luz com dispersão dos grânulos de melanina, devido à presença de duas melanopsinas, Opn4x e Opn4m. As células pigmentares dos vertebrados heterotérmicos respondem com migração pigmentar a uma variedade de agentes, incluindo as endotelinas. Em peixes teleósteos, ETs induzem a agregação pigmentar em melanóforos, enquanto que em anfíbios, ET-3 induz a dispersão de grânulos de pigmentos em melanóforos de Xenopus laevis e de Rana catesbeiana, através da ativação de receptores ETc. Propusemos determinar o padrão temporal de expressão dos genes das melanopsinas e do receptor ETc em melanóforos dérmicos de X. laevis em cultura, bem como os efeitos temporais e dose- dependentes da endotelina sobre essa expressão. Demonstramos, através de ensaios de PCR quantitativo, que o tratamento de 12C:12E , somado a uma troca de meio, assim como o de endotelina-3 10-9 e 10-8M em escuro constante, foi capaz de sincronizar a expressão de Opn4x e Opn4m. Entretanto, o receptor ETc parece não ser sincronizado pelo ciclo claro-escuro, ou pelo tratamento hormonal. Dependendo da dose utilizada e do ZT analisado, ET-3 pode promover um aumento ou inibição da expressão gênica de Opn4x, Opn4m e ETc, indicando uma modulação de forma dose-dependente. Além disso, pode atuar como um agente sincronizador da expressão dos transcritos das melanopsinas. / The biological clocks are critical for synchronizing the behavior of organisms to changes in photoperiod. All rhythmic changes are crucial to the survival of the species since they provide for internal adjustments to coincide with the phase of the cycle most favorable. Many of these biological rhythms are clearly associated with the light-dark cycle, of major importance for species that have some type of photosensitive pigment. Melanophores of Xenopus laevis are photosensitive, responding to light with dispersion of melanin granules, due to the presence of two melanopsins, Opn4x and Opn4m. The pigment cells of ectothermic vertebrates respond with pigment migration to a variety of agents including the endothelins. In teleost fish, ETs induce pigment aggregation in melanophores, whereas in amphibians, ET-3 induces the dispersion of pigment granules in melanophores of Xenopus laevis and Rana catesbeiana, by activation of ETc. We proposed to determine the temporal pattern of gene expression of the ETc receptor and melanopsins in dermal melanophores of X. laevis in culture as well as the effects of endothelin-3 on the temporal expression of the 3 genes. Using quantitative PCR, we demonstrated that 12L: 12D regimen, combined with medium changes, as well as the treatment with 10-9 and 10-8M endothelin-3, was able to synchronize the expression of Opn4x and Opn4m. However, ETc receptor seems not to be synchronized by light-dark cycle, or hormone treatment. Depending on the dose and the ZT, ET-3 may promote an increase or inhibition of gene expression of Opn4x, Opn4m and ETc, indicating a dose-dependent modulatory effect. In addition, endothelin-3 may also act as a synchronizing agent of the melanopsins transcripts.

Gracilaria caudata é uma das principais agarófitas coletadas no nordeste brasileiro. Este estudo teve como objetivo avaliar \"in vitro\" os efeitos da radiação UVB no crescimento, conteúdo pigmentar e fotossíntese de gametófitos e tetrasporófitos de G. caudata procedentes de duas localidades distintas da costa brasileira: Estados do Ceará e São Paulo. Nossa hipótese foi que indivíduos procedentes da população do sudeste são mais sensíveis à radiação UVB que indivíduos da população do nordeste. As condições gerais de cultivo foram: 23-25ºC; 14L:10E; 70 ± 10 μmolfótons.m-2.s-1; 32 psu; água do mar enriquecida com solução de von Stosch modificada; e aeração a cada 30 minutos. Os ápices foram submetidos a duas condições distintas: i) controle (PAR), semelhante às condições gerais; e ii) PAR+UVB (0,08W.m-2 por 3h ao dia). O crescimento foi analisado semanalmente durante 28 dias. O conteúdo pigmentar e a fotossíntese foram analisados ao final dos 28 dias. Alterações morfológicas foram observadas em algas expostas à radiação UVB. Essas algas apresentaram menores taxas de crescimento quando comparadas às cultivadas em PAR. As linhagens procedentes do Estado de São Paulo apresentaram maiores taxas de crescimento que as linhagens do Estado do Ceará quando cultivadas em PAR, enquanto que na condição PAR+UVB, as procedentes do Estado do Ceará apresentaram maiores taxas. Tetrasporófítos, independentemente da procedência, apresentaram maiores taxas de crescimento, quando comparados a gametófítos. Linhagens cultivadas em PAR+UVB apresentaram menores concentrações de ficobiliproteínas, clorofila a e carotenóides totais que as verificadas para as cultivadas em PAR. As linhagens apresentaram maiores taxas de fotossíntese quando cultivadas na ausência de UVB. Os maiores valores de IK, Fmax e Re foram verificados em PAR, enquanto que os maiores valores de IC foram observados em PAR+UVB. Quanto aos parâmetros Re, Ic e α, não houve diferenças entre as condições testadas. As menores taxas de fotossíntese foram observadas para as linhagens provenientes do Estado de São Paulo e os parâmetros Fmáx e IK foram também inferiores. Os dados obtidos neste trabalho corroboram a hipótese de que linhagens procedentes de regiões próximas ao equador são mais tolerantes à radiação UVB do que linhagens oriundas do sudeste. Além disso, ressaltam o vigor da fase tetrasporofítica com relação à fase gametofítica, independentemente da procedência dos indivíduos. / Gracilaria caudata is an agarophyte collected on the northeastern coast of Brazil. This study aimed to evaluate \"in vitro\" the effects of UVB radiation on growth, pigment content, and photosynthesis of gametophytes and tetrasporophytes of G. caudata from two distinct geographical areas of Brazilian coast (Ceará and São Paulo States). Our hypothesis was that individuals from the southeastern coast are more sensitive to UVB radiation that individuals from the northeastern coast. The general conditions of cultivation were: 23-25°C; 14L:10D; 70±10 μmolfótons.m-2.s-1; 32 psu; seawater enriched with modified von Stosch solution; and aeration every 30 minutes. The apices were cultivated in two different conditions: i) control (PAR), similar to the general conditions; and ii) PAR+UVB (0.08 W m-2 for 3 hours a day). Growth rates were assessed weekly for 28 days. The pigment content and photosynthesis were analyzed at the end of 28 days. Morphological changes were observed in algae exposed to UVB radiation. These algae showed lower growth rates when compared to those algae grown in PAR. The strains of São Paulo State showed higher growth rates than strains of Ceará State when cultivated in PAR, whereas in PAR+UVB, the strains from Ceará State presented higher rates. Tetrasporophytes, regardless of origin, showed higher growth rates when compared to the gametophytes. Strains showed lower concentrations of phycobiliproteins, chlorophyll a, and total carotenoids when exposed to UVB. All strains showed higher rates of photosynthesis when cultivated in the absence of UVB. The highest values of IK, Fmax, and Re were observed in PAR, while the highest values of IC were observed in PAR+UVB. Regarding the parameters Re, IC, and α, there were no differences between the tested conditions. Strains from the São Paulo State showed lower rates of photosynthesis, Fmax, and IK. In summary, our findings support the hypothesis that the strains of G. caudata from regions near the equator are more tolerant to UVB radiation than strains from the southeastern coast. Moreover, they emphasize the vigor of tetraporophytes when compared to gametophytes.

Gracilaria caudata J. Agardh apresenta uma ampla distribuição geográfica, além de ser uma das principais agarófitas coletadas no nordeste brasileiro. Este estudo teve como objetivo avaliar os efeitos da irradiância (70 e 150 μmol fótons.m-2.s-1) no número de ramificações, nas taxas de crescimento, nos parâmetros da fotossíntese e no conteúdo pigmentar de gametófitos e tetrasporófitos procedentes de três localidades distintas da costa brasileira: estados do Ceará (CE), Bahia (BA) e São Paulo (SP). Além disto, uma variante de coloração marrom-esverdeada foi caracterizada. Exemplares cultivados em 150 μmol de fótons. m-2.s-1 apresentaram maiores taxas de crescimento, quando comparados aos cultivados em 70 μmol de fótons. m-2.s-1, independentemente da coloração e procedência da espécie. A fertilidade afetou de forma negativa as taxas de crescimento de tetrasporófitos de coloração vermelha e marrom-esverdeada, porém não afetou o desempenho fotossintetizante desses tetrasporófitos. Em 150 μmol de fótons. m-2.s-1, tetrasporófitos não-férteis de coloração vermelha apresentaram maiores taxas de crescimento, quando comparados aos não-férteis de coloração marrom-esverdeada, independentemente da irradiância; porém, esses últimos apresentaram maior conteúdo de ficocianina e aloficocianina. Quando gametófitos foram cultivados em 70 μmol de fótons. m-2.s-1 por 14 dias, não foi possível distinguir diferenças significativas quanto às taxas de crescimento entre as três populações, entretanto, quando o cultivo se estendeu por 28 dias, CE e SP mantiveram as taxas de crescimento semelhantes, porém, essas foram superiores às observadas para BA. Em 150 μmol de fótons. m-2.s-1, durante o cultivo por 14 dias, gametófitos do CE e SP mantiveram as taxas de crescimento semelhantes, e essas foram superiores às observadas para BA, enquanto que durante o cultivo por 28 dias, além de observarmos menores taxas para gametófitos da BA, os do CE apresentaram taxas superiores aos de SP. Tetrasporófitos do CE, BA e SP, cultivados em 70 μmol de fótons. m-2.s-1 por 28 dias, apresentaram taxas de crescimento semelhantes, porém, quando cultivados em 150 μmol de fótons. m-2.s-1, os do CE apresentaram maiores taxas, quando comparados aos da BA e SP, que apresentaram valores semelhantes. Quando gametófitos foram cultivados em 70 μmol de fótons. m-2.s-1 por 28 dias, CE e BA apresentaram maiores valores de FMax, α e Re do que SP, o que é esperado para algas procedentes de regiões mais próximas do equador, pois estariam mais adaptadas a altas irradiâncias do que as que ocorrem em altas latitudes; o mesmo foi observado para gametófitos e tetrasporófitos, cultivados em 150 μmol de fótons.m-2.s-1 por 28 dias. Gametófitos do CE e BA apresentaram maiores valores de Ik (técnica de fluorescência), αETR e FMax do que SP, quando cultivados em 150 μmol de fótons. m-2.s-1 por 14 dias. Nessa mesma irradiância e período, tetrasporófitos do CE e BA apresentaram maiores valores de α do que SP. Gametófitos de SP cultivados em 70 μmol de fótons. m-2.s-1 apresentaram maiores conteúdos de FE, FC, AFC e CL do que os cultivados em 150 μmol.de fótons. m-2.s-1. Nos demais gametófitos (BA e CE) esses valores foram semelhantes nas duas irradiâncias. Essas respostas podem indicar que gametófitos do CE e BA estejam mais adaptados para lidarem com altas irradiâncias do que os de SP. Gametófitos de SP apresentaram maiores concentrações de FE e FC, quando comparados aos tetrasporófitos de SP, independentemente da irradiância. Resultados semelhantes foram observados para os do CE, mas apenas quando cultivados em 70 μmol de fótons. m-2.s-1. Gametófitos do CE, cultivados em 150 μmol de fótons. m-2.s-1, apresentaram menores concentrações de FE e FC que os tetrasporófitos. Gametófitos e tetrasporófitos da BA mostraram valores de concentrações pigmentares semelhantes, independentemente da irradiância. Em síntese, a análise geral dos resultados sugere a ocorrência de ecótipos de G. caudata ao longo da costa brasileira e ressalta a diversidade da espécie quanto às respostas fisiológicas, considerando-se também que essas foram distintas entre tetrasporófitos e gametófitos de uma mesma população. Além disso, a ocorrência de uma variante de cor na natureza com características distintas do tipo mais comum confere à espécie maior capacidade de adaptação frente a diferentes fatores abióticos. Tetrasporophytes from CE, BA and SP, grown in 70 μmol de fótons. m-2.s-1 for 28 days, showed similar growth rates, however, when grown in 150 μmol de fótons. m-2.s-1, CE showed higher rates when compared to the BA and SP, which were very similar / Gracilaria caudate J. Agardh a wide geographic distribution, as well as being a major agarophyte collected in northeastern Brazil. This study aimed to evaluate the effects of irradiance (70 and 150 μmol photons. m-2.s-1) in number of branches, the growth rates, in photosynthesis parameters and pigment content of gametophytes and tetrasporophytes from three different locations of the Brazilian coast: Ceará State (CE), Bahia State (BA) and São Paulo State (SP). In addition, a variant of brown-green color was characterized. Specimens grown in 150 μmol photons. m-2.s-1 showed higher growth rates compared to those grown in 70 μmol photons. m-2.s-1, regardless of color and origin of the species. The fertility negatively affects growth rates of tetrasporophytes red and greenish-brown color, but did not affect the photosynthetic performance of these tetrasporophytes. In 150 μmol photons. m-2.s-1, non-fertile tetrasporophytes of red color had higher growth rates compared to non-fertile brown-green color, regardless of the irradiance; but the latter had higher content of phycocyanin and allophycocyanin. When gametophytes were grown in 70 μmol photons. m-2.s-1 for 14 days, it was not possible to distinguish significant differences in growth rates among the three populations, however, when the cultivation was extended for 28 days, CE and SP maintained similar growth rates, however, these were higher than those observed for BA. In 150 μmol photons. m-2.s-1 for the cultivation for 14 days, the CE and SP gametophytes remained similar growth rates and were superior to those observed for BA, whereas during the cultivation for 28 days, gametophytes of BA showed lower rates, the CE had higher rates than the SP. When gametophytes were grown in 70 μmol photons. m-2.s-1 for 28 days, CE and BA had higher Fmax, α and Re values than SP, which is expected to algae coming from regions closer to the equator, because they would be more adapted to high irradiances than that occur at high latitudes; the same was observed for gametophytes and tetrasporophytes grown in 150 μmol photons. m-2.s-1 for 28 days. Gametophytes from CE and BA showed higher values of Ik (fluorescence technique), αETR and Fmax than SP, when cultivated in 150 μmol photons. m-2.s-1 for 14 days. That same irradiance and period, the CE and BA tetrasporophytes had higher α values than SP. Gametophytes From SP grown in 70 μmol photons. m-2.s-1 had higher FE, FC, AFC and CL content than those grown in 150 μmol photons. m-2.s-1. In other gametophytes (BA and CE) these values were similar in both irradiance. These responses may indicate that gametophytes from CE and BA are further adapted to deal with high irradiances than SP. Gametophytes from SP showed higher concentrations of FE and FC when compared to tetrasporophytes from SP regardless of irradiance. Similar results were observed for the CE, only when grown at 70 μmol photons. m-2.s-1. Gametophytes from CE grown in 150 μmol photons. m-2.s-1, showed lower concentrations of FE and FC that tetrasporophytes. Gametophytes and tetrasporophytes BA showed similar pigment concentration values, regardless of irradiance. In summary, the overall analysis of the results suggests the occurrence of ecotypes for G. caudate along the Brazilian coast and emphasizes the diversity of species and the physiological responses, considering also that these were distinct from tetrasporophytes and gametophytes of the same population. Furthermore, the occurrence of a color variant in nature with different characteristics gives the most common type of species greater capacity against different abiotic adapt. Tetrasporophytes from CE, BA and SP, grown in 70 μmol photons. m-2.s-1 for 28 days, showed similar growth rates, however, when grown in 150 μmol photons. m-2.s-1, CE showed higher rates when compared to the BA and SP, which were very similar

O presente trabalho analisou as fases gametofítica e tetrasporofítica de morfos verde, vermelho e marrons de Gracilaria domingensis em laboratório. A capacidade reprodutiva foi testada considerando-se: i, número de cistocarpos diferenciados; ii, número de carpósporos e tetrásporos liberados; iii, diâmetro desses esporos; e iv, sobrevivência de carpósporos e tetrásporos, esse último em diferentes condições de irradiância, nutrientes, e radiação ultravioleta. A capacidade somática foi testada em diferentes fases do desenvolvimento por meio da análise dos seguintes parâmetros: i, taxas de crescimento em diferentes condições nutricionais; ii, taxas de crescimento em diferentes condições de radiação ultra-violeta; iii, atividade da enzima nitrato redutase em diferentes condições nutricionais; iv, taxas de fotossíntese; e v, síntese de aminoácidos semelhantes a micosporinas (MAAs) em diferentes condições de radiação UV-B. Uma das únicas diferenças observadas na capacidade reprodutiva entre as linhagens foi o maior período de liberação de carpósporos derivados dos cruzamentos envolvendo apenas gametófitos vermelhos. Essa característica disponibilizaria uma maior quantidade de propágulos dessa linhagem, trazendo vantagens competitivas em relação às demais no ambiente natural. Plantas verdes mostraram maiores valores de fotossíntese máxima, maior síntese de MAAs quando expostas à radiação UV-B, e maior teor de proteínas solúveis totais quando comparadas às plantas vermelhas. Essas respostas sugerem adaptações a ambientes oligotróficos e com intensa luminosidade. Foi observada heterose nas linhagens de tetrasporófitos marrons (VmVd ou VdVm) com relação a pelo menos um dos seguintes parâmetros: fotossíntese máxima e eficiência fotossintetizante; taxas de crescimento; conteúdo de proteínas solúveis totais; atividade da NR; e sobrevivência de carpósporos. Esse vigor híbrido, pelo menos quanto a alguns aspectos, favoreceria a manutenção do alelo verde na natureza. As linhagens de tetrasporófitos marrons apresentaram desempenho distinto quando comparadas entre si com relação a sobrevivência de esporos e taxas de crescimento, indicando que os dois genótipos se expressam de forma diferente frente a condições abióticas distintas. O número de carpósporos liberados foi semelhante ao de tetrásporos considerando-se a massa fresca das plantas férteis, porém, a sobrevivência desses últimos foi sempre maior. O desempenho somático e reprodutivo de tetrasporófitos foi maior que o de gametófitos na maior parte das condições testadas, independentemente da linhagem. Esses resultados demonstraram que as diferentes fases do histórico de vida de G. domingensis têm características metabólicas distintas, o que confere às plantas uma maior plasticidade fenotípica. As diferenças detectadas entre as linhagens no presente trabalho foram discretas. Caso as vantagens proporcionadas pelo alelo verde fossem muito superiores às apresentadas pelo alelo vermelho, ou vice-versa, seria esperado que, ao longo do tempo, uma das duas formas excluísse a outra. A coexistência dos morfos, porém, indica que cada um deles deve ocupar um nicho ligeiramente distinto do outro, o que confere à espécie vantagens frente a ambientes heterogêneos e/ou mudanças ambientais, possibilitando uma maior capacidade de adaptação. / This work investigated gametophytic and tetrasporophytic phases of green, red and brown morphs of Gracilaria domingensis in laboratory. The reproductive performance was tested considering the following: i, number of cystocarps produced; ii, number of carpospores and tetraspores released; iii, diameter of these spores; and iv, survival of carpospores and tetraspores in different nutrient, irradiance and UV-B conditions. The somatic performance of different life phases was tested considering the following: i, growth rates on different nutritional conditions; ii, growth rates on different UV-B conditions; iii, nitrate reductase (NR) activity on different nutritional conditions; iv, photosynthetic rates; and v, mycosporine-like amino acids (MAAs) synthesis on different UV-B conditions. Carpospores originated by the cross of red males x red females were released by a longer period of time when compared to the other carpospores strains. This was almost the only difference found in the reproductive performance among different strains, and could make a greater number of the red strain propagules available for settling. This result could represent competitive advantages in the natural environment. Green plants showed greater values of maximum photosynthesis, a greater MAAs synthesis when exposed to UV-B radiation, and greater amounts of total soluble proteins when compared to the red plants. These responses suggest adaptations to high irradiances and oligotrophic environments. Heterosis was observed in one of the two brown tetrasporophyte strains considering, at least, one of the following parameters: maximum photosynthesis and photosynthetic efficiency; growth rates; total soluble proteins content; NR activity; and survival of carpospores. The heterosis related to these aspects could favor the maintenance of the green allele in nature. The two brown tetrasporophytic strains showed different performance considering the survival of spores and growth rates, which indicates that the two genotypes are expressed in different ways depending on the abiotic conditions. The number of spores released was the same for carpospores and tetraspores when expressed by the fresh biomass of the fertile plants. However, survival of tetraspores was always higher. The somatic and reproductive performance of tettrasporphytes were higher than the gametophytes ones for most of the conditions tested, regardless the strain. These results demonstrate that the different life phases of G. domingensis have specific metabolic characteristics, which contributes to a higher phenotypic plasticity of this species. The differences found among the strains were slight. If the green allele promoted very superior advantages when compared to the ones promoted by the red allele, or vice-versa, it would be expected that, within time, one of the two morphs would exclude the other. The coexistence of the morphs, however, indicates that each one of them must occupy a slightly different niche, which provides advantages to the species concerning heterogonous environments, and /or environmental changes, and enable it with a greater adaptative capacity.