As proteínas Dof (ligação ao DNA com um dedo, do inglês, DNA binding with One Finger) compreendem uma família de fatores de transcrição exclusiva de plantas, caracterizadas pela presença de um domínio de ligação ao DNA semelhante ao domínio ‘dedo-de-zinco’. Estas proteínas estão associadas a diferentes processos biológicos vegetais como germinação, florescimento e outros. O objetivo principal do presente trabalho foi a caracterização funcional de três fatores de transcrição Dof de Eucalyptus grandis a fim de avaliar a função dos mesmos na biogênese do sistema vascular desta planta. Baseado em resultados prévios do nosso grupo, foram escolhidos três genes (EgD01698, EgD00607 e EgK00405) que apresentaram um perfil de expressão significativo em tecidos vasculares de caules de E. grandis e, também, alta homologia a genes Dof previamente caracterizados em tecidos vasculares de outros vegetais. As regiões codificadoras desses genes foram amplificadas por PCR e clonadas no vetor de entrada pENTR/D-TOPO (Invitrogen). Por recombinação, os genes foram transferidos para o vetor pH7WG2D (VIB) para expressão em Arabidopsis thaliana. Os genes Dof também foram clonados no vetor pGEX-4T-1 (GE Healthcare) para a expressão heteróloga em Escherichia coli Plantas de A. thaliana foram transformadas com os vetores binários pelo método de imersão floral e as sementes foram selecionadas com o antibiótico higromicina. Apenas duas plantas para o gene D00607 e duas para o gene K00405 foram obtidas. As plantas transgênicas estão atualmente sob cultivo para serem geradas linhagens homozigotas e, assim, caracterizadas molecularmente. Além disso, a localização subcelular foi verificada pela expressão transiente de Dof::GFP em folhas de Nicotiana benthamiana. A expressão de GFP foi detectada difusa no citoplasma e no núcleo. Entretanto, esses ensaios deverão ser repetidos para confirmação dos resultados. Em paralelo, células de E. coli BL21 (DE3) pT-GroE foram transformadas com os vetores pGEX-4T-1-D01698 e pGEX-4T-1-D00607. A expressão gênica foi induzida durante 20 h a 20oC com 1 mM IPTG. As proteínas foram detectadas na fração solúvel por SDS-PAGE e western blot e, posteriormente, purificadas por cromatografia de afinidade. A expressão bem sucedida das proteínas Dof em E. coli permitirá a produção dessas proteínas para futuros estudos de caracterização funcional. / DNA binding with one finger (Dof) proteins comprehend a family of plant exclusive transcription factors characterized by the presence of the Dof DNA binding domain whose structure is similar to the zinc finger domain. They are associated with diverse biological plant processes such as germination, flowering and many others. The aim of this work was to functionally characterize three Dof genes from Eucalyptus grandis in order to evaluate their role in the biogenesis of vascular system. Based on previous results related to the E. grandis Dof gene family studies obtained by our group, we chose three genes (D01698, D00607 and K00405) with higher expression profile in vascular tissues of E. grandis stalk, as well as with higher homology to Dof genes previously characterized as critical to the genesis of vascular tissues. The CDS of these genes were amplified by PCR and cloned into pENTR/D-TOPO entry vector (Invitrogen). Via recombination, Dof genes were then transferred to the pH7WG2D binary vector (VIB) for the expression in Arabidopsis thaliana. They were also cloned into the pGEX-4T-1 vector (GE Healthcare) for Escherichia coli recombinant gene expression. A. thaliana plants were genetically transformed with recombinant binary plasmids by the floral dip method and seeds were selected by hygromycin resistance Only two plants for the D00607 gene and two plants for the K00405 gene were obtained. Plants are being cultivated in order to obtain homozygous individuals and they will be molecularly characterized. Additionally, subcellular localization was verified by transient expression of Dof::GFP in Nicotiana benthamiana and the expression of GFP was detected at the cytoplasm and nucleus. However, these assays need to be repeated in order to confirm the previous results. In parallel, E. coli BL21 (DE3) pT-GroE cells were transformed with pGEX-4T-1- D01698 and pGEX-4T-1-D00607. Gene expression was induced for 20 h at 20 oC with 1 mM IPTG for protein production. Proteins were detected in the soluble fraction by SDS-PAGE and western blot analysis and then were purified by affinity chromatography. The successful expression of Dof proteins in E. coli provides a way to produce these proteins for future functional characterization studies.

Mycoplasma hyopneumoniae é o agente etiológico da pneumonia enzoótica suína (PES), uma doença crônica, caracterizada pela alta morbidade e baixa mortalidade, e que infecta 200 milhões de suínos anualmente, gerando milhões de dólares de perdas em todo o mundo. M. hyopneumoniae adere-se aos cílios das células do epitélio traqueal, causando a redução do movimento ciliar, predispondo o animal a patógenos secundários. É uma das menores bactérias presentes na natureza, apresentando um genoma reduzido, sem parede celular e com alto conteúdo de guanina+citosina. Atualmente, estão disponíveis as sequências dos genomas de três linhagens de M. hyopneumoniae, duas patogênicas (7448 e 232) e uma não patogênica (J), porém pouco se sabe a respeito das sequências que regulam e controlam a expressão gênica em espécies de Mycoplasma ou das proteínas que ligam ao DNA, que desempenham um papel fundamental em todos os aspectos genéticos do organismo, como transcrição, replicação e reparo. Tipicamente, 2-3% de um genoma procariótico e 6-7% de um eucariótico codificam proteínas que ligam ao DNA. A interação mais comum entre proteína e DNA ocorre entre uma alfa-hélice da proteína com a cavidade maior do DNA, sendo que aproximadamente 84% dos fatores de transcrição de um componente utilizam o motivo hélice-volta-hélice para a ligação ao DNA Sendo assim, a hélice-volta-hélice assume um papel central na regulação da trancrição e, portanto, torna-se um excelente alvo para análises in silico. Não há relatos de trabalhos de identificação de proteínas que ligam ao DNA de M. hyopneumoniae utilizando métodos experimentais e predições in silico. Neste trabalho foi empregado um método de cromatografia de afinidade DNA-celulose para obter amostras enriquecidas com proteínas de superfície, onde foram identificas 32 proteínas, sendo que muitas delas são conhecidas e estão realmente envolvidas em processos que requerem a ligação ao DNA. Além da análise experimental, uma análise utilizando o genoma de M. hyopneumoniae 7448 foi realizada, utilizando vários algoritmos designados a encontrar genes que codificam proteínas que ligam ao DNA, sendo que 59 proteínas foram preditas como ligantes a DNA. Da sobreposição dos dados obtidos in silico e experimentalmente foram identificadas sete proteínas, sendo duas hipotéticas. A identificação destas proteínas disponibiliza um grupo de proteínas-alvo para futuros estudos de regulação e controle da expressão gênica de M. hyopneumoniae. / Mycoplasma hyopneumoniae is the etiological agent of Enzootic Pneumonia (EP), a chronical disease, characterized by high morbidity and low mortality that infects 200 million pigs every year causing hundreds of millions of dollars of loss for swine farmers worldwide. M. hyopneumoniae attaches to the cilia of the tracheal epithelial cells, causing a reduction in the ciliary action, predisposing the swine to secondary pathogens. M. hyopneumoniae is one of the smallest bacteria present in nature with a small genome, no cell wall and high guanine/cytosine content. Published genome sequences of three M. hyopneumoniae strains, two pathogenic (232 and 7448) and one nonpathogenic (J) are available, but little is understood about the sequences that regulates and control gene expression in Mycoplasma species and its DNA-binding proteins (DBPs), that plays a central role in all aspects of genetic activity within an organism, such transcription, replication and repair. Typically 2-3% of a prokaryotic genome and 6-7% of a eukaryotic genome encodes genes that codify DBPs proteins. The common protein-DNA interaction region in bacteria occurs between an alpha-helix present in the protein and the major groove of DNA. Among the bacterial one-component transcription factors (TFs), up to 84% of the output domains comprise a DNA-binding helix–turn–helix (HTH) region. Therefore, the HTH motif assumes a central role in the transcription regulation and becomes a main target to in silico predictions. There have been no reports of the in silico and experimental identification of DBPs in M. hyopneumoniae. In this work we employed a method of DNA-cellulose column chromatography to obtain a DBPs enriched sample, for later mass espectrometry analysis, were we identify 32 proteins, many of which are involved in biological processes that require DNA binding. In addition to the proteomic approach, genomic analysis of the M. hyopneumoniae 7448 genome was performed in silico with several algorithms designed to identify genes that encoded DBPs and we have characterized 59 proteins predict as DBPs. The overlap analyzes between bioinformatics and proteomics has resulted in the identification of seven proteins, two of which are hypothetical proteins. The identification of these proteins has provided a valuable set of proteins that may be used in the studies to analyze the regulation and control of the gene expression in M. hyopneumoniae.

A caracterização do repertório de proteínas expostas na superfície celular do Mycoplasma hyopneumoniae, agente etiológico da pneumonia enzootica suína (PES), é essencial para o entendimento dos processos fisiológicos associados a capacidade de infecção bacteriana, sobrevivência no hospedeiro e patogênese. Análises in silico indicam que aproximadamente um terço dos genes bacterianos codificam proteínas de superfície. Entretanto, até momento poucas proteínas de M. hyopneumoniae tiveram sua expressão e localização na superfície celular confirmadas experimentalmente, fazendo-se necessária a prospecção experimental destas proteínas utilizando ferramentas de proteômica, aumentando assim a confiabilidade dos dados obtidos in silico. Neste contexto, nós desenvolvemos uma abordagem experimental baseada na marcação in vivo da superfície celular com biotina seguida pela identificação por espectrometria de massas, associada à predições in silico, que nos possibilitou a identificação de proteínas expostas na superfície do M. hyopneumoniae. Como resultado, obtivemos 167 identificações proteicas, correspondendo a 59 proteínas não reduntantes, na abordagem proteômica experimental. A análise in silico resultou na identificação de 292 proteínas transmembrana e de 25 lipoproteínas. A análise comparativa revelou que 39 proteínas (66%) identificadas experimentalmente por espectrometria de massas como expostas na superfície celular, também foram preditas in silico com tal, sendo representadas principalmente por proteínas relacionadas com adesão, lipoproteínas e proteínas hipotéticas. As outras 20 proteínas (34%) correspondem principalmente a proteínas tradicionalmente relacionadas ao metabolismo, porém com várias delas previamente descritas atuando na superfície celular, participando de processos como interação patógeno-hospedeiro. Os resultados obtidos nesta tese fornecem uma visão geral da composição proteíca da superfície celular do M. hyopneumoniae, permitindo a seleção de alvos para futuros estudos funcionais visando melhorar o entendimento dos processos de patogenicidade bacteriana, além do desenvolvimento de drogas, vacinas e testes diagnósticos mais eficientes. / The characterization of the repertoire of proteins exposed on the cell surface by Mycoplasma hyopneumoniae, the etiological agent of enzootic pneumonia (EP) in pigs, is critical to understanding physiological processes associated with bacterial infection capacity, survival and pathogenesis. It is predicted that about a third of the genes in the M. hyopneumoniae genome code for surface proteins, but so far, just a few of them have experimental confirmation of their expression and surface localization. An experimental proteomic survey of a surface protein enriched sample is necessary to better define the M. hyopneumoniae set of proteins exposed to the host, adding confidence to in silico predictions. In this work, we developed an experimental approach based on cell surface labeling followed by mass spectrometry coupled to an in silico analysis, which enabled us to survey the surface exposed proteins in M. hyopneumoniae. A total of 167 protein identifications corresponding to 59 different protein species were identified in proteomic approach. An in silico survey of M. hyopneumoniae transmembrane proteins and lipoproteins results in the prediction of 292 and 25 proteins, respectively. A comparative analysis revealed that 39 proteins (66%) experimentally identified in surface were also in silico predicted as transmembrane proteins or lipoproteins and are represented mainly by adhesion related proteins, lipoproteins and hypothetical proteins. The other 20 proteinas (34%) comprise mainly proteins traditionally related to metabolism, but some of them were previously suggested to be involved in bacterial-host interactions and pathogenicity of Mycoplasma species. The obtained results provided a better picture of the M. hyopneumoniae cell surface that will help in the understanding of processes important for bacterial pathogenesis, selection of targets for further functional studies and development of more efficient drugs, vaccines and diagnostic tools for EP treatment, prevention and control.

Devido ao constante ataque à camada de ozônio, as plantas, nos próximos anos, terão que lidar cada vez mais com uma maior quantidade de luz UV atingindo a atmosfera terrestre. O arroz é considerado uma planta modelo para as monocotiledôneas por possuir um genoma relativamente pequeno (aproximadamente 390 Mb) e devido a sua grande sintenia com outros cereais. Recentemente, as proteínas E2F foram descritas, especialmente em vertebrados, como fatores transcricionais que podem estar envolvidos com a resposta ao dano de DNA. Tendo como objetivo principal estudar como a família de fatores transcricionais E2F responde ao dano genotóxico em arroz, experimentos com luz UV-B foram conduzidos para avaliar o envolvimento destes com as respostas ao dano de DNA. Além disso, foram realizadas análises filogenéticas dessa família gênica com representantes de plantas. Em arroz, estudos prévios de nosso grupo identificaram seis genes pertencentes à família E2F, sendo quatro E2F típicos e dois E2F atípicos. Em resposta à luz UV, dois dos quatro genes que codificam E2F típicos e os dois genes de E2F atípicos, tiveram a expressão relativa aumentada após o estresse em relação a plantas mantidas em condição controle. Nesse experimento, além dos genes E2F e dos genes de reparo, também foram avaliados os níveis de transcritos de genes sabidamente envolvidos com ciclo celular e apoptose, permitindo-se verificar se o aumento de expressão dos genes E2F em resposta ao estresse está efetivamente relacionado com a resposta a danos no DNA e não a estes dois outros processos celulares. As análises filogenéticas revelaram que um desses dois E2F típicos, que apresentou sua expressão diferencial nas condições testadas, provavelmente atue como um repressor de transcrição. Esta afirmação está baseada em estudos comparativos com sequências da planta modelo para as dicotiledôneas, Arabidopsis thaliana. O conjunto de resultados obtidos sugere que alguns membros da família E2F de arroz estão envolvidos especificamente com as repostas ao dano ao DNA, além de permitir a proposição de um possível mecanismo de ação. / Due to the constant attack to the ozone layer, the plants, in the coming years, will have to deal with an increasing amount of UV light reaching the earth's atmosphere. Rice is considered a model plant for monocots due to its relatively small genome (approximately 390 Mb) and because its high synteny with other cereals. E2F proteins have recently been reported, especially in vertebrates, as transcriptional factors involved in the response to DNA damage. To study how the family of transcription factors E2F responds to genotoxic damage in rice, experiments with UV-B were conducted to evaluate their involvement with the responses to DNA damage. In addition, phylogenetic analyzes of this gene family in plants were performed. In rice, previous studies of our group identified six genes belonging to the E2F family, four typical and two atypical E2F. In response to UV light, two of four genes encoding typical E2F and the two atypical E2F genes increased their relative expression after stress compared to the plants grown in the control condition. In this experiment, in addition to the E2F gene and repair genes, we have also analyzed the transcriptional level of genes known to be involved with cell cycle and apoptosis, in order to verify if the increases in E2F gene expression, in response to stress, are actually related to the response to DNA damage, rather than to other two cellular processes. Phylogenetic analysis revealed that one of these two typical E2F, which showed differential expression under the conditions tested, probably acts as a transcriptional repressor. This analysis is based on comparisons with sequences from the model plant for dicots, Arabidopsis thaliana. These set of results suggest that some members of the E2F family of rice are involved specifically with responses to DNA damage and allowed the proposition of a possible mechanism of action.

A caracterização do repertório de proteínas expostas na superfície celular do Mycoplasma hyopneumoniae, agente etiológico da pneumonia enzootica suína (PES), é essencial para o entendimento dos processos fisiológicos associados a capacidade de infecção bacteriana, sobrevivência no hospedeiro e patogênese. Análises in silico indicam que aproximadamente um terço dos genes bacterianos codificam proteínas de superfície. Entretanto, até momento poucas proteínas de M. hyopneumoniae tiveram sua expressão e localização na superfície celular confirmadas experimentalmente, fazendo-se necessária a prospecção experimental destas proteínas utilizando ferramentas de proteômica, aumentando assim a confiabilidade dos dados obtidos in silico. Neste contexto, nós desenvolvemos uma abordagem experimental baseada na marcação in vivo da superfície celular com biotina seguida pela identificação por espectrometria de massas, associada à predições in silico, que nos possibilitou a identificação de proteínas expostas na superfície do M. hyopneumoniae. Como resultado, obtivemos 167 identificações proteicas, correspondendo a 59 proteínas não reduntantes, na abordagem proteômica experimental. A análise in silico resultou na identificação de 292 proteínas transmembrana e de 25 lipoproteínas. A análise comparativa revelou que 39 proteínas (66%) identificadas experimentalmente por espectrometria de massas como expostas na superfície celular, também foram preditas in silico com tal, sendo representadas principalmente por proteínas relacionadas com adesão, lipoproteínas e proteínas hipotéticas. As outras 20 proteínas (34%) correspondem principalmente a proteínas tradicionalmente relacionadas ao metabolismo, porém com várias delas previamente descritas atuando na superfície celular, participando de processos como interação patógeno-hospedeiro. Os resultados obtidos nesta tese fornecem uma visão geral da composição proteíca da superfície celular do M. hyopneumoniae, permitindo a seleção de alvos para futuros estudos funcionais visando melhorar o entendimento dos processos de patogenicidade bacteriana, além do desenvolvimento de drogas, vacinas e testes diagnósticos mais eficientes. / The characterization of the repertoire of proteins exposed on the cell surface by Mycoplasma hyopneumoniae, the etiological agent of enzootic pneumonia (EP) in pigs, is critical to understanding physiological processes associated with bacterial infection capacity, survival and pathogenesis. It is predicted that about a third of the genes in the M. hyopneumoniae genome code for surface proteins, but so far, just a few of them have experimental confirmation of their expression and surface localization. An experimental proteomic survey of a surface protein enriched sample is necessary to better define the M. hyopneumoniae set of proteins exposed to the host, adding confidence to in silico predictions. In this work, we developed an experimental approach based on cell surface labeling followed by mass spectrometry coupled to an in silico analysis, which enabled us to survey the surface exposed proteins in M. hyopneumoniae. A total of 167 protein identifications corresponding to 59 different protein species were identified in proteomic approach. An in silico survey of M. hyopneumoniae transmembrane proteins and lipoproteins results in the prediction of 292 and 25 proteins, respectively. A comparative analysis revealed that 39 proteins (66%) experimentally identified in surface were also in silico predicted as transmembrane proteins or lipoproteins and are represented mainly by adhesion related proteins, lipoproteins and hypothetical proteins. The other 20 proteinas (34%) comprise mainly proteins traditionally related to metabolism, but some of them were previously suggested to be involved in bacterial-host interactions and pathogenicity of Mycoplasma species. The obtained results provided a better picture of the M. hyopneumoniae cell surface that will help in the understanding of processes important for bacterial pathogenesis, selection of targets for further functional studies and development of more efficient drugs, vaccines and diagnostic tools for EP treatment, prevention and control.

Devido ao constante ataque à camada de ozônio, as plantas, nos próximos anos, terão que lidar cada vez mais com uma maior quantidade de luz UV atingindo a atmosfera terrestre. O arroz é considerado uma planta modelo para as monocotiledôneas por possuir um genoma relativamente pequeno (aproximadamente 390 Mb) e devido a sua grande sintenia com outros cereais. Recentemente, as proteínas E2F foram descritas, especialmente em vertebrados, como fatores transcricionais que podem estar envolvidos com a resposta ao dano de DNA. Tendo como objetivo principal estudar como a família de fatores transcricionais E2F responde ao dano genotóxico em arroz, experimentos com luz UV-B foram conduzidos para avaliar o envolvimento destes com as respostas ao dano de DNA. Além disso, foram realizadas análises filogenéticas dessa família gênica com representantes de plantas. Em arroz, estudos prévios de nosso grupo identificaram seis genes pertencentes à família E2F, sendo quatro E2F típicos e dois E2F atípicos. Em resposta à luz UV, dois dos quatro genes que codificam E2F típicos e os dois genes de E2F atípicos, tiveram a expressão relativa aumentada após o estresse em relação a plantas mantidas em condição controle. Nesse experimento, além dos genes E2F e dos genes de reparo, também foram avaliados os níveis de transcritos de genes sabidamente envolvidos com ciclo celular e apoptose, permitindo-se verificar se o aumento de expressão dos genes E2F em resposta ao estresse está efetivamente relacionado com a resposta a danos no DNA e não a estes dois outros processos celulares. As análises filogenéticas revelaram que um desses dois E2F típicos, que apresentou sua expressão diferencial nas condições testadas, provavelmente atue como um repressor de transcrição. Esta afirmação está baseada em estudos comparativos com sequências da planta modelo para as dicotiledôneas, Arabidopsis thaliana. O conjunto de resultados obtidos sugere que alguns membros da família E2F de arroz estão envolvidos especificamente com as repostas ao dano ao DNA, além de permitir a proposição de um possível mecanismo de ação. / Due to the constant attack to the ozone layer, the plants, in the coming years, will have to deal with an increasing amount of UV light reaching the earth's atmosphere. Rice is considered a model plant for monocots due to its relatively small genome (approximately 390 Mb) and because its high synteny with other cereals. E2F proteins have recently been reported, especially in vertebrates, as transcriptional factors involved in the response to DNA damage. To study how the family of transcription factors E2F responds to genotoxic damage in rice, experiments with UV-B were conducted to evaluate their involvement with the responses to DNA damage. In addition, phylogenetic analyzes of this gene family in plants were performed. In rice, previous studies of our group identified six genes belonging to the E2F family, four typical and two atypical E2F. In response to UV light, two of four genes encoding typical E2F and the two atypical E2F genes increased their relative expression after stress compared to the plants grown in the control condition. In this experiment, in addition to the E2F gene and repair genes, we have also analyzed the transcriptional level of genes known to be involved with cell cycle and apoptosis, in order to verify if the increases in E2F gene expression, in response to stress, are actually related to the response to DNA damage, rather than to other two cellular processes. Phylogenetic analysis revealed that one of these two typical E2F, which showed differential expression under the conditions tested, probably acts as a transcriptional repressor. This analysis is based on comparisons with sequences from the model plant for dicots, Arabidopsis thaliana. These set of results suggest that some members of the E2F family of rice are involved specifically with responses to DNA damage and allowed the proposition of a possible mechanism of action.

Orientadores: Marcelo Menossi, Jorg Kobarg / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-04T00:20:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Schlogl_PauloSergio_D.pdf: 5951962 bytes, checksum: bdf64acf2c8429332036b3bff568f4f5 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Os fatores de transcrição bZIP ligam-se como dímeros a seqüências de DNA específicas presentes nas regiões promotoras, atuando como moduladores da expressão de vários genes em eucariotos. O conjunto completo e não redundante dos fatores de transcrição bZIP de Arabidopsis thaliana foi agrupado em 13 sub-famílias filogenéticas. Essa classificação permitiu organizar 85 clusters de cana-de-açúcar que codificam bZIPs, obtidos no projeto SUCEST. As sub-famílias IV e XIII de A. thaliana não foram encontradas em cana de açúcar, provavelmente devido ao baixo nível de expressão destas sub-famílias em cana-de-açúcar. As análises filogenéticas com as bZIPs da sub-família Opaco2 suportam um modelo de evolução que envolve a duplicação de dois genes homólogos antes da separação das monocotiledôneas e dicotiledôneas. Expansões posteriores resultaram em três duplicações gênicas nas monocotiledôneas e uma nas plantas dicotiledôneas. Assim, a proteína Opaco2 provavelmente é o resultado de uma duplicação específica das plantas monocotiledoneas e representa uma especialização restrita a essas plantas. Uma proteína bZIP de cana-de-açúcar, SCbZIP I, foi clonada e caracterizada bioquimicamente. Ensaios de mobilidade eletroforética mostraram que a proteína SCbZIP I liga-se fortemente a sondas de DNA do tipo G-box, C-box e Hex. A fosforilação por CKII reduz sua afinidade pelo DNA. SCbZIP I foi capaz de produzir homodímeros e também heterodímeros com duas formas truncadas de Opac02. O gene é ativo nos estágios iniciais do desenvolvimento de plântulas, sendo expresso nas gemas laterais e também nas flores. o perfil de expressão dos 85 genes que codificam as bZIPs de cana-de-açúcar foi avaliado com maCrOaITanjos de DNA. Sete genes foram diferencialmente expressos durante o desenvolvimento de plântulas e outros oito foram modulados pelos hormônios ácido abscísico ou metil jasmonato / Abstract: bZIP transcriptional factors bind as dimers to specific DNA targets present in the promoter regions of their target genes and act as modulators of gene expression in eukaryotes. The complete set of Arabidopsis thaliana bZIPs was grouped in thirteen phylogenetic sub-families. This classification allowed the organization and identification of 85 sugarcane clusters from SUCEST project. Sub-families IV and XIII were not found in sugarcane, probably due to the low level of expression of these sub- families. Phylogenetic analysis of the Opaque2 subfamily support a model of evolution that involves a duplication of two homologues before the separation of monocot and dicot plants. Subsequent expansions resulted in three gene duplications in monocots and one in dicots. Opaque2 is probably the result of one specific duplication of monocots and represents a restrict specialization in these plants. A sugarcane bZIP, SCbZIPI was cloned and biochemically characterized. Electrophoretic mobility shift assays showed that SCbZIP I binds tightly to G- and C-boxes, Hex motifs, and phosphorylation of SCbZIPI by CKII decreases its DNA affinity. SCbZIPI underwent homodimerization and heterodimerization with truncated Opaque 2 from Coix. SCbZIPI mRNA is expressed in early stages of development and in lateral buds and flowers. The pattem of expression of 85 sugarcane bZIP genes was evaluated by cDNA arrays. Seven genes were differentially expressed during plantlet development and eight were modulated by Abscisic acid or Methyl-jasmonate / Doutorado / Genetica Vegetal e Melhoramento / Doutor em Genetica e Biologia Molecular

As proteínas Dof (ligação ao DNA com um dedo, do inglês, DNA binding with One Finger) compreendem uma família de fatores de transcrição exclusiva de plantas, caracterizadas pela presença de um domínio de ligação ao DNA semelhante ao domínio ‘dedo-de-zinco’. Estas proteínas estão associadas a diferentes processos biológicos vegetais como germinação, florescimento e outros. O objetivo principal do presente trabalho foi a caracterização funcional de três fatores de transcrição Dof de Eucalyptus grandis a fim de avaliar a função dos mesmos na biogênese do sistema vascular desta planta. Baseado em resultados prévios do nosso grupo, foram escolhidos três genes (EgD01698, EgD00607 e EgK00405) que apresentaram um perfil de expressão significativo em tecidos vasculares de caules de E. grandis e, também, alta homologia a genes Dof previamente caracterizados em tecidos vasculares de outros vegetais. As regiões codificadoras desses genes foram amplificadas por PCR e clonadas no vetor de entrada pENTR/D-TOPO (Invitrogen). Por recombinação, os genes foram transferidos para o vetor pH7WG2D (VIB) para expressão em Arabidopsis thaliana. Os genes Dof também foram clonados no vetor pGEX-4T-1 (GE Healthcare) para a expressão heteróloga em Escherichia coli Plantas de A. thaliana foram transformadas com os vetores binários pelo método de imersão floral e as sementes foram selecionadas com o antibiótico higromicina. Apenas duas plantas para o gene D00607 e duas para o gene K00405 foram obtidas. As plantas transgênicas estão atualmente sob cultivo para serem geradas linhagens homozigotas e, assim, caracterizadas molecularmente. Além disso, a localização subcelular foi verificada pela expressão transiente de Dof::GFP em folhas de Nicotiana benthamiana. A expressão de GFP foi detectada difusa no citoplasma e no núcleo. Entretanto, esses ensaios deverão ser repetidos para confirmação dos resultados. Em paralelo, células de E. coli BL21 (DE3) pT-GroE foram transformadas com os vetores pGEX-4T-1-D01698 e pGEX-4T-1-D00607. A expressão gênica foi induzida durante 20 h a 20oC com 1 mM IPTG. As proteínas foram detectadas na fração solúvel por SDS-PAGE e western blot e, posteriormente, purificadas por cromatografia de afinidade. A expressão bem sucedida das proteínas Dof em E. coli permitirá a produção dessas proteínas para futuros estudos de caracterização funcional. / DNA binding with one finger (Dof) proteins comprehend a family of plant exclusive transcription factors characterized by the presence of the Dof DNA binding domain whose structure is similar to the zinc finger domain. They are associated with diverse biological plant processes such as germination, flowering and many others. The aim of this work was to functionally characterize three Dof genes from Eucalyptus grandis in order to evaluate their role in the biogenesis of vascular system. Based on previous results related to the E. grandis Dof gene family studies obtained by our group, we chose three genes (D01698, D00607 and K00405) with higher expression profile in vascular tissues of E. grandis stalk, as well as with higher homology to Dof genes previously characterized as critical to the genesis of vascular tissues. The CDS of these genes were amplified by PCR and cloned into pENTR/D-TOPO entry vector (Invitrogen). Via recombination, Dof genes were then transferred to the pH7WG2D binary vector (VIB) for the expression in Arabidopsis thaliana. They were also cloned into the pGEX-4T-1 vector (GE Healthcare) for Escherichia coli recombinant gene expression. A. thaliana plants were genetically transformed with recombinant binary plasmids by the floral dip method and seeds were selected by hygromycin resistance Only two plants for the D00607 gene and two plants for the K00405 gene were obtained. Plants are being cultivated in order to obtain homozygous individuals and they will be molecularly characterized. Additionally, subcellular localization was verified by transient expression of Dof::GFP in Nicotiana benthamiana and the expression of GFP was detected at the cytoplasm and nucleus. However, these assays need to be repeated in order to confirm the previous results. In parallel, E. coli BL21 (DE3) pT-GroE cells were transformed with pGEX-4T-1- D01698 and pGEX-4T-1-D00607. Gene expression was induced for 20 h at 20 oC with 1 mM IPTG for protein production. Proteins were detected in the soluble fraction by SDS-PAGE and western blot analysis and then were purified by affinity chromatography. The successful expression of Dof proteins in E. coli provides a way to produce these proteins for future functional characterization studies.

O eucalipto é a arbórea mais cultivada no mundo para a exploração comercial de madeira. No Brasil, a principal espécie do gênero Eucalyptus utilizada é E. grandis, cujo cultivo, principalmente de híbridos com outras espécies, é voltado para a produção de celulose e papel. A relevância econômica do eucalipto para o Brasil e para vários países do mundo tem estimulado avanços científicos e tecnológicos, desde a área de biologia molecular até a silvicultura e a indústria de processamento da madeira. Entre os tópicos de interesse em biologia molecular estão genes e proteínas responsáveis pelo crescimento, pela qualidade da madeira e pela resposta vegetal a estresses ambientais. A família de proteínas Dof (DNA binding with one finger) compreende fatores de transcrição exclusivos de plantas, caracterizados pela presença do domínio Dof de ligação ao DNA, que contém uma estrutura semelhante ao domínio “dedo-de-zinco”. Esses fatores estão relacionados à ativação e à inibição de promotores de genes envolvidos nos mais variados fenômenos metabólicos das plantas tais como desenvolvimento do endosperma, metabolismo de carboidratos, germinação de sementes, desenvolvimento vascular e resposta a fitormônios. Pelo presente trabalho, visou-se caracterizar os fatores de transcrição Dof de E. grandis realizando-se análises filogenéticas com ferramentas de bioinformática, além de ensaios de RT-qPCR para se determinar perfis de expressão relativa dos genes Dof de E. grandis em folhas, caules e raízes de plantas sob diferentes tratamentos bióticos e abióticos que incluíram ABA, NAA, KIN, NaCl e seca. As análises filogenéticas permitiram a identificação de dez pares de genes parálogos no genoma de E. grandis, além de 13 grandes clados e nove pequenos grupos de genes ortólogos entre E. grandis, Arabidopsis thaliana e Populus trichocarpa. Os resultados permitiram-nos sugerir funções aos fatores de transcrição Dof de E. grandis. Os perfis de expressão relativa exibidos levaram-nos a concluir que os genes Dof são expressos em diversos órgãos e apresentam diferentes graus de acúmulo de mRNAs sob diferentes tratamentos. / Eucalypt is the most widely cultivated tree in the world for commercial logging. In Brazil, the main species of the Eucalyptus genus used is E. grandis, whose cultivation, mainly done with hybrids, is geared primarily for the production of pulp and paper. The economic relevance of eucalypts in Brazil and many countries worldwide has stimulated scientific and technological advances, from molecular biology to forestry and wood processing industry. Among the topics of interest in molecular biology are genes and proteins responsible for growth, the quality of wood and the plant response to environmental stress. The Dof (DNA binding with one finger) family of proteins comprehends plant exclusive transcription factors characterized by the presence of the DNA binding Dof domain, which is similar to the zinc finger domain. Dof transcription factors are related to the activation and inhibition of the promoters of genes involved in various plant metabolisms such as endosperm development, carbohydrate metabolism, seed germination, vascular development and response to phytohormones. In this study, we aimed to characterize the Dof transcription factors of E. grandis through phylogenetic analyzes using bioinformatic tools, in addition to RT-qPCR assays to determine the relative expression profiles of E. grandis Dof genes in leaves, stalks and roots of plants under different biotic and abiotic treatments that included ABA, NAA, KIN, NaCl and drought. Phylogenetic analysis allowed the identification of 10 pairs of paralogous genes in the genome of E. grandis, in addition to 13 major clusters and 9 small groups of orthologous genes between E. grandis, Arabidopsis thaliana and Populus trichocarpa, which allowed us to suggest functions for the E. grandis Dof transcription factors. The relative expression profiles showed that the Dof genes are expressed in various organs and display different degrees of mRNA accumulation under different treatments.

As memórias não são armazenadas em sua forma definitiva logo após sua aquisição. Para que isso ocorra, há a necessidade de um longo processo de estabilização conhecido como consolidação, que requer a indução de expressão gênica e de síntese proteica em várias regiões do cérebro, dentre elas o hipocampo, estrutura de importância capital para a formação de memórias declarativas. Após a consolidação, as memórias tornam-se novamente instáveis logo após a evocação, e para persistirem necessitam ser reestabilizadas através de um processo denominado reconsolidação, que também envolve a ativação de síntese proteica no hipocampo. Dentro deste cenário, até o momento da realização deste trabalho, não havia nenhum estudo disponível sobre o efeito da inibição da transcrição gênica sobre a consolidação e reconsolidação de memórias espacias, um tipo de memória declarativa dependente do hipocampo para ser formada e armazenada. Portanto, visando contribuir para o esclarecimento desta questão, no presente trabalho foi investigado o efeito da inibição pós-treino e pós-evocação da síntese de mRNA hipocampal sobre a retenção de uma memória espacial, utilizando dois distintos inibidores da síntese de mRNA. Nós mostramos que a inibição da expressão gênica no hipocampo dorsal de ratos, durante uma restrita janela temporal pós-treino ou pós-teste, prejudica a retenção da memória espacial de longa duração para a tarefa do labirinto aquático de Morris, sem afetar a memória de curto prazo, o aprendizado não-espacial, ou a funcionalidade do hipocampo. Nossos resultados indicam que a consolidação de uma memória espacial induz a ativação da maquinaria transcricional hipocampal, e sugere a existência de um processo de reconsolidação dependente de expressão gênica que funciona no hipocampo dorsal no momento da evocação para estabilizar o traço mnemônico reativado.