Alterações no receptor N-metil-D-aspartato(NMDAR) marcam o envelhecimento. Um dos efeitos desta via é a ativação da óxido nítrico sintase (NOS) e a produção GMP cíclico (GMPc), promovendo modulação da Na+,K+-ATPase. A proteína αKlotho tem função anti-envelhecimento, e os animais hipomórficos para klotho (kl-/-) são caracterizados por danos periféricos e no Sistema Nervoso Central (SNC). O objetivo deste trabalho é verificar possíveis alterações na via NMDAR-NOS-GMPc e na Na+,K+-ATPase no SNC de camundongos kl-/-. Os dados obtidos apontam para um aumento da fosforilação do NMDAR , atividade da NOS, e redução de GMPc em hipocampo. Em cerebelo ocorre uma redução na fosforilação do NMDAR, atividade da NOS, sem alterações nos níveis de GMPc. Diferenças na expressão das subunidades GluN2 do NMDAR ocorrem em ambas estruturas. Também, observamos uma redução na atividade da α2/α3-Na+,K+-ATPase em cerebelo, e alterações na expressão de α2 e α3 em hipocampo e de α2 em cerebelo. Os dados reforçam a participação destas vias nas alterações em SNC dos animais kl-/-. / Alterations in N-Methyl-D-Aspartate receptor (NMDAR) are typical features of aging. Nitric oxide synthase (NOS) activation and cyclic GMP (cGMP) production, promoting Na+,K+-ATPase modulation are key events in NMDAR signaling. αKlotho protein has anti-aging function, and mice carrying hypomorph allele for klotho gene (kl-/-) are characterized by systemic and central nervous system (CNS) damage. The aim of this work is to verify whether alterations in NMDAR-NOS-cGMP pathway and in Na+,K+-ATPase occur in the CNS of kl-/- mice. Present data point for an increase in NMDAR phosphorylation, NOS activity and reduction in cGMP levels. In cerebellum, a decrease in NMDAR phosphorylation and NOS activity occur, with no changes in cGMP levels. Both situations are followed by changes in GluN2 subunity expression. Furthermore, we saw a reduction in α2/α3-Na+,K+-ATPase activity in cerebellum, and alterations in α2 and α3 in hippocampus and in cerebellar α2. Data presented support these pathways participation in age related conditions, using kl-/- mice as a model to study CNS damage.

Orientadora: Profª. Drª. Hana Paula Masuda / Coorientador: Prof. Dr. Danilo da Cruz Centeno / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Biotecnociência, São Bernardo do Campo, 2018. / Os oligossacarídeos da série da rafinose (OSRs) são carboidratos formados pela adição sequencial de um grupo galactosil, geralmente doado por uma molécula de galactinol, à molécula de sacarose. Essa via é regulada principalmente por três enzimas. A galactinol sintase (GOLS) que é responsável pela síntese de galactinol. A rafinose sintase (RAFS) que transfere o resíduo galactosil do galactinol à molécula de sacarose dando origem a rafinose. E a estaquiose sintase (STS) que é responsável pela transferência de galactosil para a rafinose, dando origem a estaquiose. Esses açúcares desempenham importantes papéis fisiológicos nas células vegetais e têm sido considerados como moléculas chave na resposta ao estresse abiótico. Cada enzima envolvida no metabolismo dos OSRs é codificada por uma família de gênica. No entanto, ainda são escassos os trabalhos que apresentem descrições sistemáticas dos genes e suas relações evolutivas nas espécies vegetais. Os poucos trabalhos disponíveis focam nos genes que codificam GOLS, frequentemente considerada a enzima-chave da via. O objetivo deste trabalho foi estudar a diversidade e evolução dos genes rafs e sts em monocotiledôneas, para ampliar o conhecimento sobre os genes nessas espécies. Foram investigados genes rafs e sts em oito espécies vegetais, seis monocotiledôneas e duas dicotiledôneas. Também foram produzidas análises filogenéticas, de ortologia e a caracterização dos domínios proteicos nos genes identificados. Os resultados mostraram que RAFS e STS existem em grande diversidade e que são codificadas por vários genes putativos. As árvores filogenéticas permitiram diferenciar rafs de sts, sugerir relações evolutivas entre os genes e identificar diferentes grupos nessa família gênica. Análises de sintenia indicam a existência de genes ortólogos e duplicações in tandem. Por fim, a análise dos domínios proteicos confirmou a similaridade entre rafs e sts. Como conclusão, essa dissertação expande o conhecimento a respeito dos genes codificadores da via do OSRs, fornece informações para futuros trabalhos com foco em biotecnologia e contribui com a descrição das informações genômicas obtidas nos projetos de sequenciamento genético de espécies vegetais. / The raffinose series oligosaccharides (RFOs) are small carbohydrates synthetized by the sequential addition of a galactosil group, usually donated by a galactinol to sucrose. This metabolic pathway is regulated, among others, by the galactinol synthase (GOLS) enzyme, responsible for the synthesis of galactinol; the raffinose synthase (RAFS), responsible for the transfer of a galactosil group to sucrose, synthetizing rafinose, and; stachyose synthase (STS), responsible for the transfer of another galactosil group to raffinose, thus producing stachyose. These sugars play important physiological roles on plant cells and are considered key molecules in the response to abiotic stress. The enzymes involved on the RFOs metabolism exhibit a large number of functional genes. However, few studies present systematic descriptions of these genes and their evolutionary relationships on plant species. The few available studies focused on the genes that code for GOLS, frequently considered the key enzyme of RFOs metabolic pathway. The objective of this study was to understand the diversity and evolution of the rafs and sts genes in monocot species, to extend the knowledge on these plant genes. Rafs and sts genes were surveyed in eight plant species, six monocot and two dicot species. Phylogenetic and synteny analyses were performed, as well as, the characterization of the protein domains. The results showed that a large number of putative genes codifies both RAFS and STS, indicating that this gene family have a high diversity in plant genomes. The phylogenetic trees allowed proposing the evolutionary relationships between those genes and suggested the existence of different sequence groups. Synteny analyses showed groups of orthologue genes and in tandem gene duplications. Finally, the protein domain analyses corroborated the high similarity between rafs and sts. In conclusion, this work expands the knowledge about RFOs metabolism genes, provided information for further biotechnology studies and contributes to the description of sequence data from genomics projects.

Orientadores: Marcia Regina Braga, Marcia Maria Camargo de Morais / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-26T04:21:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Galvao_DaianeFelbergAntunes_D.pdf: 15313845 bytes, checksum: aa218f685858df886eb7062bfe4337dc (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Fruto-oligossacarídeos (FOS) são frutanos de baixo peso molecular produzidos por microorganismos. O interesse em FOS vem aumentando uma vez que eles são considerados ingredientes funcionais benéficos à saúde humana. Com o objetivo de analisar como a produção de FOS e a composição da parede celular de fungos filamentosos é afetada pela fonte de carbono, os fungos Fusarium solani (URM 3338) e Neocosmospora vasinfecta (URM 3329) foram cultivados em meios contendo cinco fontes de carbono diferentes (sacarose, inulina, glucose, frutose ou glucose mais frutose, todos a 1%) e coletas foram realizadas aos 5, 10 e 15 dias de crescimento. A partir do meio de cultivo filtrado foram analisados o pH, teores de açúcar total, açúcares redutores e proteínas, a presença de FOS e atividades enzimáticas invertásica e inulinásica. A partir do micélio, a biomassa foi quantificada e a parede celular foi isolada e sua composição em açúcares neutros, ácidos urônicos e quitina analisada. Foi avaliada também a expressão relativa de genes de síntese de parede celular b-1,3-glucano sintase e quitina sintases. Os dois fungos utilizaram todas as fontes de carbono crescendo nas diferentes condições. Atividade de hidrólise foi detectada no meio contendo sacarose ou inulina para o fungo F. solani, gerando glucose, frutose e fruto-oligossacarideos como produtos havendo utilização dos monossacarídeos. O micélio deste fungo apresentou alterações visíveis no crescimento em meio sólido apenas no meio com frutose, mas foi observada igual quantidade de quitina da parede celular deste fungo quando crescido por cinco dias em sacarose e inulina, mas em menor quantidade com relação aos demais meios. As análises de expressão relativa de genes mostraram indução do gene da b-1,3-glucano sintase e repressão do gene quitina sintase 5 em sacarose e inulina com relação a condição frutose. Estes dados sugerem que a alteração na composição da parede celular do F. solani pode ter relação com a secreção de enzimas nos meios sacarose e inulina. Para N. vasinfecta, quando crescido em sacarose foi observada atividade de transfrutosilação, com a liberação de glucose e síntese de 1-cestose (FOS) no meio. Transfrutosilação também foi observada no meio que teve inulina como fonte de carbono. O micélio deste fungo apresentou alterações visíveis em meio sólido nas condições frutose e inulina, sendo mais hialino do que nas demais condições. A quantidade de quitina na parede celular deste fungo crescido por cinco dias foi maior nas condições frutose e inulina com relação às demais. As análises de expressão relativa de genes mostraram indução dos genes de quitina sintase 4 e 5 nestas duas condições em relação à sacarose. A partir dos resultados, pode-se concluir que as fontes de carbono oferecidas foram utilizadas pelos fungos, que as mesmas afetaram a composição de açúcares da parede celular e a expressão de genes de síntese de componentes da parede e que estes fungos são promissores para a produção de FOS, pois possuem enzimas que hidrolisam a inulina, além de enzimas que sintetizam oligossacarídeos a partir de sacarose por transfrutosilação / Abstract: Fructooligosaccharides (FOS) are low molecular weight fructans produced by microbes and plants. Interest in FOS has been increasing since they are considered as functional food ingredients with benefical effects in human nutrition. With the aim of examining how the production of FOS and the composition of the cell wall of filamentous fungi are affected by the carbon source, Fusarium solani (URM 3338) and Neocosmospora vasinfecta (URM 3329) were cultured in media containing five different carbon sources (sucrose, inulin, glucose, fructose or glucose plus fructose) and samples were taken at 5, 10 and 15 days of growth. From the filtered culture medium, pH, total carbohydrates, reducing sugars and proteins, the presence of FOS and inulinase and invertase activities were analyzed. Mycelium biomass was measured and the cell wall was isolated and its composition in neutral sugars, uronic acids and chitin analyzed. The expression of b-1,3-glucan synthase and chitin synthase genes was also evaluated. Both fungi utilized all the carbon sources for growing. In sucrose- and inulin-containing media, hydrolytic activity was detected in F. solani generating glucose, fructose and FOS as products. When grown on solid culture media, visible changes were observed in mycelium of this fungus only in fructose, but the amount of chitin in the cell wall was higher in the sucrose and inulin-containing media when compared to other carbon sources. The expression b-1,3-glucan synthase gene was induced and chitin synthase 5 gene repressed on sucrose and inulin media. N. vasinfecta showed transfructosilation activity when was grown in sucrose, with release of glucose and synthesis of 1-kestose (FOS) in the culture medium. Transfructosilation was also observed in the inulin-containing medium. The mycelium showed visible changes when the fungus was cultured in solid medium with fructose or inulin as carbon sources. The amount of chitin in the cell wall of this fungus when grown for five days in inulin or fructose was higher in comparison to other carbon sources. The analysis of gene expression showed induction of chitin synthase 4 and 5 genes in these two conditions in relation to sucrose. From the results it can be concluded that the carbon sources affected growth, enzymic activity, composition of the cell wall and gene expression in F. solani and N. vasinfecta, and that these fungi are promising organisms for FOS production since they secrete enzymes that hydrolyze inulin or synthesize oligosaccharides from sucrose by transfructosylation / Doutorado / Biologia Celular / Doutora em Biologia Celular e Estrutural

O gene TrCit do fungo filamentoso Trichoderma reesei codifica a proteína citrato sintase, uma enzima chave do ciclo de Krebs. Análise da região 5´ upstream de TrCit mostra que o gene está adjacente ao gene TrIcl (que codifica a proteína isocitrato liase, uma enzima do ciclo de glioxalato), em uma orientação cabeça-cabeça. A região promotora intergênica de 647 pb rica em G + C, apresenta uma ilha CpG, seqüência INR, caixas GC, caixas CAAT, sítios de ligação para diversos fatores de transcrição e é isenta de caixa TATA. O gene TrCit de 1573 pb contém 3 éxons e 2 íntrons. Sua seqüência codificadora de 1422 pb produz uma proteína de 474 aminoácidos, com um peso molecular estimado de 52,3 kD. O gene TrIcl de 1880 pb contém 3 éxons e 2 íntrons. Sua seqüência codificadora de 1788 pb produz uma proteína de 596 aminoácidos, com um peso molecular estimado de 65,4 kD. A atividade transcricional da região promotora foi analisada utilizando como repórter o gene de higromicina B fosfotransferase (hph). Uma região funcional necessária à transcrição de ambos os genes foi identificada na região central do promotor e contém uma caixa GC que liga o putativo fator de transcrição Sp1 de T. reesei (TrZnFSp1). O gene do putativo fator de transcrição “zinc-finger" TrZnFSp1 de 1500 pb contém 3 éxons e 2 íntrons. Sua seqüência codificadora de 1344 pb produz uma proteína de 448 aminoácidos, com um peso molecular estimado de 48,4 kD. Os resultados mostram que ambos os genes são transcritos de forma divergente a partir de um promotor bidirecional que compartilha na região central uma caixa GC, necessária para a transcrição de ambos os genes. / The TrCit gene from the filamentous fungus Trichoderma reesei codes for the citrate synthase protein, a key enzyme in the Krebs cycle. Analysis of TrCit 5’ upstream region showed that it is adjacent to the TrIcl gene that codes for isocitrate lyase protein, an enzyme involved in the glyoxylate cycle. Both genes, on a head-to-head orientation, are separated by an intergenic GC-rich and TATA-less promoter region of 647 base pairs. This bidirectional promoter has diverse cis regulatory elements: a CpG island, two INR sequences, GC boxes, CAAT boxes and several putative interaction sites for different transcription factors. The TrCit gene, 1,573-base pair-long, has an open reading frame of 1,422 base pairs interrupted by two introns. The gene codes for a protein with an estimated molecular weight of 52.3 kD. The TrIcl gene, 1,880-base pair-long, contains 3 exons and 2 introns and a putative coding sequence of 1,788 base pairs. The estimated molecular weight of TrICL is 65.4 kD. he transcriptional activity of the intergenic promoter region was analyzed using hygromicin B phosphotransferase (hph) as a reporter gene. A functional region required for the transcription of both genes was identified in the centre of this promoter. It has a GC box that interacts with a putative transcription factor Sp1 from T. reesei (TrZnFSp1). The results presented in this work show that both genes are divergently transcribed from a bidirectional promoter that shares an essential central GC box.

Apesar da elevada prevalência dos transtornos depressivos em idosos, os mecanismos fisiopatológicos subjacentes a estes quadros são pouco conhecidos. Atualmente, o principal foco dos estudos sobre a fisiopatologia da depressão geriátrica são as alterações cerebrovasculares associadas a estes quadros. Outros mecanismos fisiopatológicos têm sido estudados, como as alterações em cascatas neurotróficas e inflamatórias. A enzima glicogênio sintase quinase 3 beta (GSK-3B) tem sido implicada na patogênese de diversos transtornos mentais, em especial os transtornos afetivos (i.e. depressão maior e o transtorno afetivo bipolar) e doenças neurodegenerativas (i.e. doença de Alzheimer). Entretanto, não há estudos que avaliam o papel desta enzima nos pacientes idosos com depressão maior. Desta maneira, o objetivo principal deste trabalho é avaliar a atividade da GSK-3B em pacientes idosos com depressão maior. A hipótese deste estudo é que a atividade enzimática está aumentada nos pacientes idosos deprimidos em relação a idosos saudáveis. Para este estudo, recrutamos 40 idosos com depressão maior (de acordo com os critérios diagnósticos do DSM-IV) e que não estavam em uso de antidepressivos. O grupo comparativo foi constituído por 13 idosos saudáveis, sem evidências de transtornos cognitivos ou do humor. A gravidade da sintomatologia depressiva foi avaliada pela escala de depressão de Hamilton de 21 itens (HAM-D); o desempenho cognitivo dos pacientes e controles foi avaliado pelo teste cognitivo de Cambridge (CAMCOG) e pelo mini-exame do estado mental (MEEM). A expressão da GSK-3B foi determinada em plaquetas através de ensaio imunoenzimático (EIA), sendo estabelecido os níveis totais da GSK-3B (T-GSK-3B) e de sua forma fosforilada (P-GSK-3B), inativa. A atividade enzimática foi inferida indiretamente pela razão P-GSK- 3B / T-GSK-3B. Nos pacientes idosos com depressão maior, observou-se uma redução significante dos níveis P-GSK-3B (p=0,03) e da razão da GSK- 3B (p=0,03). Os pacientes com sintomatologia depressiva mais grave (HAMD > 21) e déficits cognitivos mais intensos (CAMCOG < 86) apresentaram maior atividade enzimática (p=0,03 e teste, p=0,01, respectivamente). Os resultados deste trabalho sugerem que a atividade da GSK-3B está significantemente aumentada em pacientes idosos com depressão maior e que está alteração é mais pronunciada nos pacientes com sintomatologia depressiva e déficits cognitivos mais graves. Neste contexto, a atividade da GSK-3B pode ser considerada um marcador de estado em pacientes idosos com episódios depressivos mais graves e ser um importante alvo para o desenvolvimento de estratégias terapêuticas para estes quadros / Despite the high prevalence of depressive disorders in the elderly, its main physiopathological mechanisms are largely unknown. In the recent years, most of the research efforts focused on the association between cerebrovascular changes and geriatric depression. Nonetheless, other mechanisms have been studied, such as changes in neurotrophic and inflammatory cascades. The enzyme glycogen synthase kinase 3 beta (GSK- 3B) has been implicated in many mental disorders, in particular affective disorders (i.e. major depression and bipolar disorder) and neurodegenerative disorders (i.e. Alzheimers disease). However, there is no study so far that addressed the role of this enzyme in elderly patients with major depression. Therefore, the main objective of this study was to evaluate if GSK-3B activity is changed in elderly patients with major. The working hypothesis is that enzyme activity is significantly increased in elderly patients with major depression as compared to elderly controls. We recruited 40 elderly patients with current major depressive episode (according to the DSM-IV criteria) that was not under antidepressant treatment. The comparison group included 13 healthy elderly subjects with no evidence of cognitive impairment or major psychiatric disorder. The severity of depressive symptoms was assessed by the Hamilton Depression Scale 21 items; cognitive performance was assessed by the Cambridge Cognitive test (CAMCOG) and the Mini-mental State Examination (MMSE). The levels of total and phosphorylated GSK-3B (T-GSK-3B and P-GSK-3B, respectively) levels were determined in platelets by immunoenzymatic assay (EIA). Enzyme activity was indirectly inferred by the ratio P-GSK-3B / T-GSK-3B. Elderly patients with major depression had a significant reduction in the P-GSK-3B levels (p = 0.03) and GSK-3B ratio (p= 0.03). The patients with severe depressive episode (HAM-D scores above 21 points) and cognitive impairment (CAMCOG scores below 86 points) presented the more significant reduction of GSK-3B ratio (p = 0.03 and p = 0.01, respectively). These data altogether suggest that GSK-3B activity is significantly increased in elderly patients with major depression, in particular in those with more severe depressive episode and worse cognitive performance. In this context, the increased enzyme activity may be regarded as a state marker of severe depressive episodes and may an important target to the development of therapeutic strategies to this disorder

Epicoccum nigrum é um fungo ubíquo conhecido por sua capacidade de produzir vários metabólitos secundários bioativos e pelo seu uso potencial como agente de biocontrole contra vários fitopatógenos. Entre os compostos produzidos por E. nigrum, epicolactona é um policetídeo com uma estrutura bastante complexa. O objetivo desta tese foi identificar e caracterizar genes relacionados à biossíntese da epicolactona em E. nigrum. Três mutantes defectivos para a produção de epicolactona anteriormente gerados por mutagênese aleatória foram analisados. Entretanto, os resultados mostraram que o T-DNA provavelmente estava inserido em regiões regulatórias. Usando ferramentas de bioinformática, seis genes de PKSs foram selecionados para deleção. A deleção do gene PKSi12 mostrou que os seus produtos estão relacionados à atividade antagonista. A análise química permitiu a identificação putativa dos preditos precursores da epicolactona, os quais tiveram sua produção afetada no mutante &#916;PKSi12. Uma possível via de biossíntese de epicoccona B e epicoccina por E. nigrum foi proposta. / Epicoccum nigrum is a ubiquitous fungus mainly known for its ability to produce many bioactive secondary metabolites and for its potential use as a biocontrol agent against many phytopathogens. Among the compounds produced by E. nigrum, epicolactone is a polyketide with a very complex structure. The aim of this thesis was to identify and characterize genes related to epicolactone biosynthesis in E. nigrum. Three defective epicolactone mutants previously generated by random mutagenesis were analyzed. However, the results showed that the T-DNA was probably inserted in regulatory regions. Using a genome mining approach, six PKS genes were selected for deletion. The deletion of PKSi12 gene showed that its products are related to E. nigrum antagonistic activity against fungal phytopathogens. The chemical analysis allowed a putative identification of the previously proposed epicolactone precursors, which production was affected in the &#916;PKSi12 mutant. A proposed biosynthesis of epicoccone B and epicoccine by E. nigrum was suggested.

A maior parte dos insetos possui uma estrutura anatômica em forma de filme (membrana peritrófica, MP) composta de quitina e proteínas (peritrofinas), que separa o alimento do epitélio do intestino médio. A MP protege o epitélio de microorganismos e da abrasão, e possui outras funções baseadas no fato de que a MP promove a compartimentalização de enzimas, que incluem: aumento da eficiência digestiva através da diminuição da taxa de excreção das enzimas e de outros mecanismos postulados que são testados nesta tese. A síntese das peritrofinas é mais conhecida do que a da quitina componente da MP, tornando desejável um esforço no detalhamento dessa última. Foram realizadas a caracterização e expressão de genes de S. frugiperda que codificam uma peritrofina e enzimas responsáveis pela síntese e degradação de quitina (quitina sintases 1 (SfCHS1) e 2 (SfCHS2), e quitinase (SfCHI), respectivamente). As sequências dos cDNAs correspondentes foram determinadas através da amplificação de fragmentos de PCR que se sobrepõem. Os padrões de expressão dos genes envolvidos no metabolismo da quitina da MP foram analisados durante o desenvolvimento do inseto por RT-PCR. SfCHS2 é expresso no intestino médio durante os estágios de alimentação da larva, enquanto que SfCHI é expresso durante as fases de pós-alimentação, pré-pupa, e pupa. Ambos os genes são predominantemente expressos na região anterior no intestino médio com um gradiente decrescente de expressão ao longo do tubo digestivo. A citolocalização da quitina revelou que o polissacarídeo está presente somente quando SfCHS2 é expresso e não há quitina no intestino médio quando SfCHI é expresso. Esses resultados levaram a formulação da hipótese de que SfCHS2 é responsável pela síntese da quitina da MP durante o estágio larval e SfCHI degrada a quitina da MP durante a muda larva-pupa, sugerindo padrões inversos de expressão desses genes. Em Spodoptera frugiperda, Tenebrio molitor e Musca domestica é possível prever o sítio de secreção das enzimas digestivas (ventrículo anterior, médio ou posterior) a partir da distribuição antero-posterior das enzimas no espaço endoperitrófico. Também foi possível mostrar, usando vários modelos experimentais, que a separação de compartimentos luminais pela MP: a) impede a inibição de despolimerazes por remover oligômeros do espaço endoperitrófico; b) evita a inibição de oligômero hidrolases restringindo-as ao espaço ectoperitrófico e impedindo que entrem em contato com o alimento e c) anula a inibição de enzimas envolvidas na digestão terminal presentes na superfície do epitélio, impedindo que o alimento entre em contato com elas. / Most insects have a film-like anatomical structure (peritrophic membrane, PM) composed of chitin and proteins (peritrophins), which separates food from midgut tissue. It protects the epithelium against food abrasion and microrganisms and has other functions based on compartmentalization of enzymes, which include: increasing digestive efficiency by decreasing enzyme excretion and by other mechanisms that were tested in this thesis. The peritrophin synthesis is less known than PM chitin synthesis, which needs to be better understood. The characterization and expression of S. frugiperda genes encoding a peritrophin and enzymes responsible for the synthesis and degradation of chitin, chitin synthases 1(SfCHS1) and 2 (SfCHS2), and chitinase (SfCHI), respectively, were analysed. Sequences of corresponding cDNAs were determined by amplification of overlapping PCR fragments and the expression patterns of chitin metabolism genes were analyzed during insect development by RT-PCR. SfCHS2 is expressed in the midgut during the feeding stages, whereas SfCHI is expressed during the wandering and pupal stages. Both genes are predominantly expressed in the anterior portion of the midgut with a decreasing gradient of transcript levels in the medial and posterior portions. Chitin staining revealed that the polysaccharide is present in the PM only when SfCHS2 is expressed. There is little or no chitin in the midgut when SfCHI is expressed. These results support the hypothesis that SfCHS2 is responsible for PM chitin synthesis during the larval stage and SfCHI for PM chitin degradation during larval-pupal molting, suggesting inverse patterns of expression of these genes. The secretion site (anterior, middle or posterior midgut) of digestive enzymes can be predicted in Spodoptera frugiperda, Tenebrio molitor and Musca domestica based on enzyme activity distribution along the endoperitrophic space. We also have shown, using several experimental models, that the luminal compartment separation by PM: a) avoid the polimer hidrolases inhibition by removing oligomer from endoperitrophic space; b) decrease the oligomer hidrolases inhibition by restricting them to the ectoperitrophic space (by avoiding their contact with food); and c) block the inhibition of enzymes located at the cell surface involved in terminal digestion by avoiding their contact with food.

O gênero Hypostomus (Siluriformes: Loricariidae) com cerca de 130 espécies nominais, se destaca como um dos mais diversos e amplamente distribuídos gêneros de peixes de água doce neotropical. Devido a sua ampla distribuição e alta diversidade, os conhecimentos taxonômicos, filogenéticos e biogeográficos para as espécies do gênero são ainda consideravelmente incompletos. Consequentemente, pouco se sabe sobre processos naturais envolvidos em diversificação e variação morfológica para o gênero. Hypostomus ancistroides é uma espécie descrita para a bacia do Alto Paraná, uma eco-região hidrográfica tradicionalmente reconhecida por seu endemismo ictiofaunístico, ocorrendo também na bacia costeira do rio Ribeira de Iguape. Esta espécie apresenta considerável variação morfológica, cariotípica e isoenzimática em suas diferentes populações, sugerindo a existência de um complexo de espécies. Sua ampla área de distribuição, somada aos novos conhecimentos sobre padrões biogeográficos para diversas espécies de peixes do Alto Paraná, reforça essa possibilidade. Entretanto, a variação encontrada na morfologia das populações de H. ancistroides é ampla e contínua, impedindo que se defina diferentes espécies através das abordagens taxonômicas clássicas em ictiologia. Assim, este trabalho se propõe a utilizar ferramentas da sistemática molecular, genética de populações e filogeografia para responder questões fundamentais sobre a evolução desse potencial complexo de espécies. Sequências nucleotídicas completas do marcador mitocondrial ATP sintase (subunidades 6 e 8; 842 pb) foram obtidas para diversas espécies de Hypostomus, incluindo 162 exemplares de H. ancistroides provenientes de doze localidades abrangendo toda a sua área de ocorrência, além de outros gêneros da família Loricariidae, utilizados como grupos externos. Análises filogenéticas de Máxima Verossimilhança, Máxima Parcimônia e Neighbor Joining resultaram em topologias essencialmente semelhantes, sustentando a monofiletismo da espécie, e apontando como seus parentes mais próximos espécies de bacias hidrográficas adjacentes ao Alto Paraná. Esses resultados mostram ainda a existência de quatro filogrupos distintos para a espécie, com áreas de distribuição parcialmente sobrepostas. Análises populacionais e filogeográficas incluiram comparação de distância genética P, estruturação populacional baseada em distribuição de haplótipos e índices de diversidade, testes de neutralidade, índice de fixação FST, análise de variância molecular (AMOVA), análise espacial de variância molecular (SAMOVA), construção de rede haplotípica de parcimônia, e análise de clados hierarquizados (NCPA). Os resultados mostram 48 haplótipos repartidos em doze populações bem estruturadas, com baixo ou nenhum fluxo gênico entre si. Eventos de expansão geográfica podem ser identificados ao longo da história demográfica, sugerindo que a estruturação encontrada atualmente reflete não só as características ecológicas da espécie, como também uma história de mudanças nas condições ambientais, eventualmente favoráveis a migração e dispersão. Contatos entre populações de diferentes bacias podem ser mais frequentes através de capturas de cabeceiras do que ao longo do corpo dos rios principais. A hipótese mais plausível para a presença da espécie na bacia do Ribeira é a de uma captura de cabeceira do alto rio Tietê. Apesar de ser formado por quatro filogrupos distintos, algumas linhagens derivadas de H. ancistroides apresentam sobreposição de suas áreas de distribuição. Esse contato secundário revelado apenas por um marcador de herança matrilineal impossibilita a delimitação de diferentes espécies correspondentes aos filogrupos, sob os paradigmas clássicos de especiação em peixes neotropicais. / The genus Hypostomus (Siluriformes: Loricariidae), comprising ca. 130 nominal species, is one of the most species-rich and widely distributed genera of neotropical freshwater fish. Because of its wide distribution and vast diversity, knowledge on the taxonomy, phylogenetic relationships and biogeography of Hypostomus is still severely incomplete. Consequently, little is known about the processes involved in the diversification and morphological variation for the genus. Hypostomus ancistroides is a species described from the upper Rio Paraná drainage, a freshwater ecoregion known for its ichthyological endemism, also occurring in the coastal basin of Rio Ribeira de Iguape. This species shows considerable morphological, karyotypic and isoenzimatic variation among different populations, suggesting the existence of a species complex. Its wide distribution area, coupled with recent understanding on biogeographic patterns of several fish species from the Upper Parana, reinforces that possibility. However, morphological variation in populations of H. ancistroides is wide and continuous, and does not allow recognition of potential different species by means of traditional taxonomic approaches. Thus, this paper uses tools from molecular systematics, population genetics, and phylogeography in order to answer major questions about the evolution of this potential species complex. Complete sequences of the mitochondrial marker ATP synthase (subunits 6 and 8; 842 bp) were obtained for several species of Hypostomus, including 162 specimens of H. ancistroides from twelve localities covering its entire area of distribution, plus other loricariid genera as outgroups. Phylogenetic analysis using methods of Maximum Likelihood, Maximum Parsimony, Neighbor Joining and Bayesian Inference resulted in mostly similar topologies, supporting the monophyly of the species, and showing as its closest relatives other species from river basins bordering the Upper Parana. Results also reveal four distinct phylogroups for the species, with partially overlapping distribution areas. Population and phylogeographic analysis included comparisons of genetic distance P, population structure based on the haplotype distribution and diversity indices, neutrality tests, fixation index FST, analysis of molecular variance (AMOVA), spatial analysis of molecular variance (SAMOVA), construction of a parsimony haplotype network, and nested clade phylogeographical analysis (NCPA). Results show 48 haplotypes distributed into twelve well-structured populations with little or no gene flow. Geographic range expansion events can be identified along the demographic history of H. ancistroides, suggesting that the structure found today reflects not only the ecology of the species, but also a history of changing environmental conditions that on occasion weree favorable for migration and dispersal. Contact between populations from differente basins may be more intense through headwater stream capture than through the river channel. The most supported hypothesis for the presence of the species in the Rio Ribeira basin is a headwater capture from the upper Rio Tiete. Although H. ancistroides is split into four distinct phylogroups, some derived lineages of the species have overlapping distribution ranges. Such secondary contact is revealed only by a matrilineal inheritance marker and does not allow the recognition of separate species for the different phylogroups under the current paradigm of speciation and species limits in Neotropical fishes.

Polihidroxialcanoatos (PHA) são biopolímeros naturalmente produzidos e acumulados por diversos organismos, como bactérias, archaeas e alguns eucariontes, como fungos e leveduras. São materiais termoplásticos, biodegradáveis, biocompatíveis e podem ser produzidos a partir de fontes renováveis, exibindo grande potencial para substituir plásticos produzidos a partir de recursos não renováveis. Copolímeros híbridos de PHA, que podem ser formados por monômeros de cadeia curta e média, como P(3HASCL-co-3HAMCL), apresentam características físico-químicas diferenciadas, semelhantes às dos plásticos derivados de petróleo, sendo por isso interessantes para a indústria de materiais. A PHA sintase é considerada a enzima chave na síntese de PHA, responsável por catalisar a polimerização de diferentes monômeros de (R)-hidroxiacil-CoA, influenciando a composição monomérica do polímero formado. Sistemas de recombinação baseados em transposons bacterianos são explorados como ferramentas moleculares para inserção de sequências gênicas no cromossomo de bactérias Gram-negativas. Por exemplo, elementos mini-Tn7 podem ser prontamente transferidos para a construção de cepas recombinantes. No presente trabalho, é apresentada a construção de diferentes linhagens recombinantes a partir de Pseudomonas sp. LFM 046 e LFM 461, portando em seus cromossomos genes de PHA sintase de Ralstonia eutropha, Aeromonas hydrophila ou Aeromonas sp. TSM 81. Clones candidatos foram triados quanto a inserção das sequências de interesse em seu cromossomo, sendo os positivos avaliados em relação à capacidade de produção de PHA em ensaios em agitador rotativo, com glicose como única fonte de carbono. Um dos recombinantes obtidos se mostrou produtor do copolímero P(3HB-co-3HO-co-3HD), acumulando aproximadamente 2 % de sua massa seca celular na forma de PHA. / Polyhydroxyalkanoates (PHA) are biopolymers naturally produced and accumulated by many organisms such as bacteria, archaeas and some eukaryotes, such as fungi and yeasts. As thermoplastics, biodegradable, biocompatible and possibly made from renewable resources, they exhibit great potential to replace oil-derived plastics. Hybrid PHA copolymers can be formed by short and medium-chain monomers, P(3HASCL-co-3HAMCL), and present industry desired physicochemical properties, becoming similar to conventional oil-based plastics. PHA synthase is the key enzyme in PHA biosynthesis, responsible for catalyzing the polymerization of (R)-hydroxyacyl-CoA molecules, influencing polymer monomeric composition. Tn7-based recombination strategies represent powerful molecular tolls designed for gene delivery in Gram-negative bacteria, as mini-Tn7 elements can be readily transferred to recombinants production. In this work, its presented the constructions of recombinant Pseudomonas strains harboring PHA synthase genes from Ralstonia eutropha and Aeromonas strains in specific sites of its chromosome, and the production of P(3HB-co-3HO-co-3HD). Obtained clones were screened to confirm chromosomic insertion of the phaC sequences. Positive clones PHA production and composition were evaluated in shaken-flasks assays using glucose as the only carbon source. One of the constructed recombinants accumulated P(3HB-co-3HO-co-3HD), corresponding about to 2 % of its Cell Dry Weight as PHA.

Submitted by Caroline Xavier (caroline.xavier@pucrs.br) on 2017-06-30T13:05:19Z No. of bitstreams: 1 TES_GILMARA_PANDOLFO_ZABOT_PARCIAL.pdf: 628717 bytes, checksum: ac6c7a3620466ffc6fc2346323b1beef (MD5) / Approved for entry into archive by Caroline Xavier (caroline.xavier@pucrs.br) on 2017-06-30T13:05:27Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TES_GILMARA_PANDOLFO_ZABOT_PARCIAL.pdf: 628717 bytes, checksum: ac6c7a3620466ffc6fc2346323b1beef (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-30T13:05:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TES_GILMARA_PANDOLFO_ZABOT_PARCIAL.pdf: 628717 bytes, checksum: ac6c7a3620466ffc6fc2346323b1beef (MD5) Previous issue date: 2017-03-15 / Aims: The aim of the present study was to evaluate possible preventative effects of glutamine in an animal model of PH induced by partial portal vein ligation (PPVL). Materials and methods: Twenty four male Wistar rats were divided into four experimental groups: (1) control group (Control) ? rats underwent exploratory laparotomy; (2) control + glutamine group (Control + G) ? rats were subjected to laparotomy and treated intraperitoneally with glutamine; (3) portal hypertension group (PPVL) ? rats were subjected to PPVL; and (4) PPVL+ glutamine group (PPVL + G) ? rats were treated intraperitoneally with glutamine during seven days. Local injuries were determined by evaluating intestinal segments for oxidative stress using lipid peroxidation, the activity of glutathione peroxidase (GPx), eNOS and iNOS after PPVL. Results: Lipid peroxidation of the membrane was increased in the animals subjected to PH (P < 0.01). However, the group that received glutamine for seven days after the PPVL procedure showed levels of lipid peroxidation similar to the control groups (P > 0.05). The activity of the antioxidant enzyme GTx was decreased in the gut of animals subjected to PH when compared with the control group of animals not subjected to PH (P < 0.01). However, the group that received glutamine for seven days after the PPVL showed similar GTx activity to both control groups not subjected to PH (P > 0.05). The mean area of eNOS staining for each of the control groups was similar. The PH group showed the largest area of staining for eNOS. The PPVL + G group had the second highest amount of staining, but the mean value was much lower than that of the PH group (P < 0.01). For iNOS, control (SO) and control + G (SO + G) groups showed similar areas of staining. The PH group contained the largest area of iNOS staining, followed by the PPVL + G group; however, this area was significantly smaller than that of the group that underwent PH without glutamine (P < 0.01). Conclusions: These results demonstrate that pretreatment with glutamine prevents mucosal injury and improves gut recovery after portal hypertension injury in rats. / Objetivos: O objetivo principal do presente estudo foi avaliar a a??o da glutamina em ratos com hipertens?o portal (HP), submetidos ao modelo experimental de ligadura parcial da veia porta (LPVP). Os objetivos secund?rios foram: determinar a lipoperoxida??o no intestino atrav?s da t?cnica de subst?ncias reativas ao ?cido tiobarbit?rico (TBARS); avaliar a atividade de uma enzima antioxidante (glutationa peroxidase) no intestino; avaliar as altera??es histopatol?gicas, consequentes ? HP, no intestino; quantificar a express?o das enzimas ?xido n?trico sintase endotelial (eNOS) e ?xido n?trico sintase induz?vel (iNOS), pela t?cnica de imunoistoqu?mica. Material e M?todos: Ratos machos da ra?a Wistar foram mantidos em caixas pl?sticas, em ciclo de 12 horas claro/escuro, com ?gua e ra??o administradas ad libitum. Foram utilizados Vinte e quatro ratos divididos, de forma randomizada, em quatro grupos experimentais: (1) grupo controle (Controle) ? (Grupo submetido ? simula??o da cirurgia, e administra??o de ve?culo: cloreto de s?dio - NaCl); (2) grupo controle + glutamina (Glutamina) ? os ratos foram submetidos ? simula??o da cirurgia e administra??o da glutamina; (3) Hipertens?o portal (LPVP) ? os ratos foram submetidos ? LPVP e administra??o de ve?culo: NaCl; e (4) hipertens?o portal + glutamina (LPVP + G) - os ratos foram submetidos ? LPVP e administra??o de glutamina. As consequ?ncias da hipertens?o portal, no intestino, foram determinadas por meio da avalia??o dos segmentos de intestino delgado para o estresse oxidativo, atrav?s da lipoperoxida??o, da atividade da enzima glutationa peroxidase, da express?o das enzimas eNOS e iNOS, al?m da an?lise das altera??es histopatol?gicas ap?s a LPVP. Resultados: A lipoperoxida??o da membrana foi mais expressiva no grupo de animais submetidos ? LPVP (P < 0,01). Entretanto, o grupo que recebeu a glutamina, mostrou n?veis de lipoperoxida??o, de forma similar aos grupos controles (P > 0,05). O grupo submetido ? LPVP apresentou mais altera??es da mucosa, quando comparado ao grupo que recebeu a glutamina durante os 7 dias seguintes ? LPVP e tamb?m aos grupos controles, por?m, estes achados n?o obtiveram signific?ncia estat?stica (P > 0,05). A atividade da enzima glutationa peroxidase estava diminu?da no intestino de animais submetidos ? LPVP, quando comparada a encontrada nos grupos controles sem a LPVP (P < 0,01). J? o grupo que recebeu a glutamina, mostrou uma redu??o menor, comparada ao grupo de LPVP sem o amino?cido. Este resultado tamb?m apresentou signific?ncia estat?stica (P < 0,05). Este grupo foi semelhante aos grupos controles (P > 0,05). A m?dia da ?rea, dosada atrav?s do m?todo de imunoistoqu?mica, da express?o da enzima eNOS para os grupos controles, foi similar. O grupo submetido ? LPVP mostrou a maior ?rea de concentra??o. O grupo LPVP + G foi o que teve a segunda maior ?rea, por?m com valores menores do que os encontrados no grupo do evento LPVP (P < 0,01). Para a enzima iNOS, os grupos controles, com e sem a glutamina, mostraram ?reas similares. O grupo da LPVP apresentou a maior ?rea de express?o da enzima, seguido pelo grupo LPVP + G por?m, esta ?rea foi significativamente menor do que a do grupo submetido ? LPVP sem a glutamina (P < 0,01). Conclus?es: Estes resultados demonstram que, o tratamento com glutamina, previne a les?o da mucosa do intestino, ap?s LPVP, em ratos.