Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / As proteÃnas desacopladoras de planta (pUCP) estÃo localizadas na membrana mitocondrial interna e facilitam o transporte de prÃtons do espaÃo intermembranar para a matriz mitocondrial, desviando a passagem de H+ atravÃs da F1-ATPase, afetando assim a eficiÃncia da fosforilaÃÃo oxidativa, isto Ã, diminuindo a sÃntese de ATP acoplada ao funcionamento da cadeia transportadora de elÃtrons. Portanto, essas proteÃnas sÃo responsÃveis pela dissipaÃÃo do gradiente eletroquÃmico de H+, gerado pela respiraÃÃo, liberando calor para o ambiente. Tais proteÃnas pertencem a FamÃlia de Carreadores de Ãnions Mitocondriais (FCAM) e sÃo codificadas por famÃlias multigÃnicas. Sua funÃÃo ainda nÃo està completamente elucidada, mas a literatura sugere participaÃÃo na adaptaÃÃo a situaÃÃes de estresses biÃticos e abiÃticos e na proteÃÃo da cÃlula evitando a produÃÃo de espÃcies reativas do oxigÃnio (EROs). Sua participaÃÃo na termogÃnese adaptativa à questionÃvel. O objetivo do presente trabalho foi caracterizar a famÃlia multigÃnica da pUCP em Vigna unguiculata (L.) Walp bem como sua regulaÃÃo atravÃs da expressÃo gÃnica em resposta a diferentes estresses abiÃticos. Sementes de Vigna unguiculata foram germinadas em papel umedecido com Ãgua, no escuro e apÃs 3 dias as plÃntulas foram transferidas para soluÃÃo de Hoagland durante 3 dias antes da aplicaÃÃo dos estresses. As raizes e as folhas foram coletadas com 0, 6, 12 e 24 horas, apÃs respectivas adiÃÃes de NaCl 100 mM, PEG 200,67 g/L, H2O2 10 mM e Ãcido salicÃlico 5 mM, para caracterizar a famÃlia multigÃnica e o perfil de expressÃo dos genes da pUCP por RT- PCR semiquantitativa e por PCR em tempo real (qPCR). Primers especÃficos foram desenhados com base nas sequÃncias de cDNAs/genes de pUCPs identificadas em Vigna unguiculata usando a ferramenta PerlPrimer. A amplificaÃÃo do cDNA da actina foi usada para a normalizaÃÃo dos dados de RT-PCR semi-quantitativa e trÃs genes constitutivos foram usados na normalizaÃÃo dos dados da qPCR: 2 genes para actina (actinas 4 e 5) e 1 gene para o fator de alogamento 1-α (EF1α). AnÃlise in silico revelou que a pUCP na ordem Fabales à codificada por pelo menos seis genes com duplicaÃÃo do gene pUCP do tipo 1 (1a e 1b) e deleÃÃo do gene pUCP6. A famÃlia multigÃnica da pUCP, constituÃda de 6 genes, entÃo foi identificada em Vigna unguiculata (VuUCP1a, VuUCP1b, VuUCP2, VuUCP3, VuUCP4 e VuUCP5 ). O alinhamento de sequÃncias nucleotÃdicas e de aminoÃcidos das
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espÃcies da ordem Fabales incluindo as de Vigna unguiculata, revelou 3 sequÃncias conservadas denominadas Sinal ProtÃico de TransferÃncia de Energia (SPTE), alÃm de 4 domÃnios especÃficos que caracterizam existÃncia de pUCPs verdadeiras em Vigna unguiculata. O gene VuUCP1a foi expresso constitutivamente em folhas e raÃzes, contrastando com VuUCP1b, cuja expressÃo foi modulada em funÃÃo dos estresses e de tecidos. Em raÃzes a expressÃo do VuUCP1b aumentou em resposta a todos os tratamentos (PEG, NaCl, H2O2 e Ãcido salicÃlico) enquanto que em folhas a expressÃo nÃo aumentou em reposta ao NaCl. VuUCP2 teve a expressÃo inibida em resposta ao PEG em folhas. VuUCP4 apresentou expressÃo constitutiva em resposta aos estresses em ambos os tecidos, enquanto que VuUCP3 e VuUCP5 apresentaram induÃÃo de expressÃo por vÃrios estresses dependente do tecido. A identificaÃÃo da famÃlia multigÃnica das pUCPs em Vigna unguiculata e seu perfil de expressÃo gÃnica diferencial, em funÃÃo do estresse aplicado e do tecido estudado, pÃe em evidÃncia um possÃvel papel dessa proteÃna nos mecanismos de ajustamento das plantas aos estresses ambientais. / The plant uncoupling proteins (pUCP) are located in the inner mitochondrial membrane and facilitate the proton translocation across the intermembrane space into the mitochondrial matrix, deflecting the passage of H + by F1-ATPase activity, thus affecting the efficiency of oxidative phosphorylation, i.e decreasing the synthesis of ATP coupled to the operation of the electron transport chain. Therefore, these proteins are responsible for dissipating the electrochemical gradient of H+, generated by respiration, releasing heat to the environment. These proteins belong to family of carriers Mitochondrial Anion (FCAM) and are encoded by multigene families. Their function is not yet fully elucidated, but the literature suggests involvement in adapting to biotic and abiotic stresses and cell protection by avoiding the production of reactive oxygen species (ROS). Their participation in adaptive thermogenesis is unclear. The aim of this work was to characterize the multigene family of pUCP in Vigna unguiculata (L.) Walp and your regulation through gene expression in response to different abiotic stresses. Vigna unguiculata seeds were germinated on paper imbibed water in the dark. Three days after germination the seedlings were transferred to Hoagland solution for 3 days before application of stress. Roots and leaves were collected at 0, 6, 12 and 24 hours after addition of the respective 100 mM NaCl, 200.67 g / L PEG, 10 mM H2O2 and 5 mM salicylic acid to characterize the profile of multigene family expression of genes for pUCP by semiquantitative RT-PCR and real-time PCR (qPCR). Specific primers were designed based on the sequences of cDNA / gene identified in pUCPs Vigna unguiculata using the PerlPrimer tool. Amplification of cDNA of actin was used to normalize the data for RT-PCR semi-quantitative and three constitutive genes were used to normalize the data of qPCR: 2 to actin gene (actin 4 and 5) and a gene for factor alogament 1-α (EF1α). In silico analysis revealed that in Fabales order pUCP is encoded by at least six pUCPs genes presenting a duplication of the gene type 1 (1a, 1b) and a pUCP6 gene deletion. The multigene family of pUCP, consisting of six genes was then identified in Vigna unguiculata (VuUCP1a, VuUCP1b, VuUCP2, VuUCP3, VuUCP4 and VuUCP5). The alignment of amino acid and nucleotide sequences of the species of Fabales order including Vigna unguiculata, revealed three
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conserved sequences called signal Energy Transfer Protein (SPTE), and four domains (or regions or sites) existence of specific true pUCPs in Vigna unguiculata. VuUCP1a gene was constitutively expressed in leaves and roots, contrasting with VuUCP1b, whose expression was modulated in a stress and tissue-dependent manner. The VuUCP1b expression increased in response to all treatments (PEG, NaCl, H2O2 and salicylic acid) in roots, whereas the expression in leaves did not increase in response to NaCl. VuUCP2 expression was inhibited in response to PEG in leaves. VuUCP4 showed constitutive expression in response to stresses in both tissues, while VuUCP3 and VuUCP5 showed induction of expression by various stresses depending on the tissue type. The identification of the multigene family of pUCPs in Vigna unguiculata and its gene expression profile in different tissues and stress conditions highlights a possible role of this protein in the adjustment of plants to environmental stresses.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.teses.ufc.br:8842 |
| Date | 29 May 2012 |
| Creators | Francisco Edson Alves Garantizado |
| Contributors | Dirce Fernandes de Melo, Josà HÃlio Costa, Maria LÃcia Torres Franklin, Ivan de Godoy Maia, Elena Graciela Orellano |
| 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/doctoralThesis |
| 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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