Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / O cloroplasto à uma organela caracterÃstica dos organismos
fotossintetizantes sendo seu papel primordial na geraÃÃo de energia a partir de gÃs
carbÃnico e Ãgua. Essa organela pode ter seu funcionamento comprometido quando
submetida a estresses ambientais devido a fragilidade e complexidade do sistema.
Para evitar perdas provocadas pelo estresse existem vÃrios mecanismos de
adaptaÃÃo e regulaÃÃo das reaÃÃes que ocorrem no cloroplasto. Recentemente
caracterizou-se mais um desses provÃveis mecanismos que foi chamado de
clororespiraÃÃo. A clororespiraÃÃo foi esclarecida com a descoberta de uma enzima
similar a oxidase alternativa da mitocondria que chamou-se de oxidase terminal do
plastÃdeo (PTOX). A funÃÃo dessa respiraÃÃo do cloroplasto permanece incerta, mas
uma das hipÃteses mais aceitas à que o funcionamento da clororespiraÃÃo poderia
prevenir a formaÃÃo de espÃcies reativas de oxigÃnio atravÃs da reciclagem dos
intermediÃrios redutores do cloroplasto. No presente trabalho foi caracterizado a
presenÃa de dois genes que codificam para a oxidase terminal do plastÃdeo em
plantas de Zea mays. Estudou-se tambÃm a expressÃo diferencial de ambos genes
da PTOX em resposta ou estresse hÃdrico, alÃm da caracterizaÃÃo da
clororespiraÃÃo atravÃs da atividade da NADH desidrogenase plastidial (NDH) em
gel de poliacrilamida. A caracterizaÃÃo molecular dos genes da PTOX mostrou
homologia de 60% quando comparadas as sequÃncias dos genes e de 79% quando
comparadas as prÃ-proteÃnas traduzidas. Os genes dessa proteÃna tÃm estruturas
similares, sendo compostos por oito introns e 9 Ãxons. Um estudo das regiÃes dos
promotores dos genes mostrou que existiam elementos comuns porÃm a presenÃa
de elementos diferentes como, o elementos cis MBS que à responssivo à seca,
poderia revelar uma regulaÃÃo diferencial dos genes. A resposta diferencial foi
confirmada atravÃs de RT-PCR semiquantitativo. O gene chamado de ptox1 teve sua
expressÃo estÃvel, podendo ser considerado um gene constitutivo, enquanto que o
gene chamado de ptox2 teve um aumento da expressÃo proporcional ao estresse
aplicado tanto em folhas como em raÃzes de plantas de milho. A anÃlise da atividade
da NDH em gel (zimograma) revelou a presenÃa dessa enzima em cloroplastos de
milho confirmando a presenÃa das enzimas da clororespiraÃÃo. O estudo filogenÃtico
de sequencias de cDNA de bancos de dados mostraram que milho e sorgo
pertencentes ao grupo das monocotiledÃneas, sÃo espÃcies muito prÃximas e que
compartilham dois genes ortÃlogos da PTOX identificados como ptox1 e ptox2.
Concluiu-se pela primeira vez a presenÃa de dois genes da PTOX no genoma do
milho, uma monocotiledÃena de metabolismo C4. Os genes foram denominados de
ptox1 e ptox2. Eles foram encontrados em raÃzes e folhas e apenas o gene da ptox2
pareceu ser induzido em resposta ao estresse osmÃtico. / The chloroplast is an organelle characteristic of photosynthetic organisms and
their role in generating energy from carbon dioxide and water. This organelle may be
functionally compromised when subjected to environmental stress due to the fragility
and complexity of the system. To avoid losses caused by stresses plants have
evolved various coping mechanisms, as well as, regulation of the reactions that occur
in the chloroplast. Most recently it was characterized one of these mechanisms that
was called chlororespiration. The chlororespiration was bring to light with the
discovery of an enzyme, similar to the alternative oxidase of mitochondria, that was
called the plastid terminal oxidase (PTOX). The function of this chloroplast respiration
remains uncertain, but one of the most accepted hypothesis is that the operation of
chlororespiration could prevent the formation of reactive oxygen species by recycling
the reducing intermediates of the chloroplast. The present study characterized the
presence of two genes encoding the plastid terminal oxidase in plants of Zea mays.,
and its differential expression in response to water stress. It was also characterized
the chlororespiration through the activity of plastidial NADH dehydrogenase (NDH) in
polyacrylamide gel. The molecular characterization of PTOX genes showed 60%
homology when compared sequences of genes, but 79% when compared to pretranslated
proteins. The genes of this protein have similar structures, being
composed of nine exons and eight introns. A study of regions of the promoters of the
genes showed that there were common elements, but the presence of different
elements such as the cis elements that MBS responsive to drought, could reveal a
differential regulation of genes. The differential response was confirmed by
semiquantitative RT-PCR. The gene called ptox1 had its expression level stable and
could be considered a constitutive gene, while the gene called ptox2 had an
increased expression proportional to the applied stress in both leaves and roots of
maize plants. The analysis of NDH activity gel (zimograms) revealed the presence of
this enzyme in maize chloroplasts suggesting the existence of the chlororespiratory
pathway. The phylogenetic analysis of cDNA sequences from NCBI databases
showed that maize and sorghum, being closely related species, share two
genes )identified as orthologs of PTOX (ptox1 and ptox2). It was confirmed for the
first time the presence of two PTOX genes in the genome of maize, a C4-metabolism
monocotyledon and its differential expression under drought stress.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.teses.ufc.br:6082 |
| Date | 28 October 2008 |
| Creators | Francisco Yuri Maia de Sousa |
| Contributors | Dirce Fernandes de Melo, EnÃas Gomes Filho, Josà HÃlio Costa |
| Publisher | Universidade Federal do CearÃ, Programa de PÃs-GraduaÃÃo em BioquÃmica, UFC, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFC, instname:Universidade Federal do Ceará, instacron:UFC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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