Compositional and functional analysis of polycomb target chromatin

Dissertation presented to obtain the Ph.D degree in Molecular Biology

Establishment of environmental and biological bases to optimise the production of the European clam Ruditapes decussatus (Linnaeus, 1758)

Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Ambiente

Transglutaminases de Anopheles gambiae: caracterização molecular, bioquímica e histológica.

A malária é causada por parasitas protozoários do género Plasmodium spp, a sua transmissão aos humanos deve-se à picada infecciosa de mosquitos fêmea do género Anopheles spp, sendo Anopheles gambiae o vector mais eficiente de malária em todo o mundo. O intestino médio do mosquito representa um dos ambientes mais desafiantes à sobrevivência e desenvolvimento do parasita, e é, portanto, também um dos locais mais atraentes para novas estratégias de controlo da malária, pois é onde se observa uma diminuição acentuada na população de parasitas invasores. A transglutaminase (TGM) desempenha um papel importante e diversificado em mamíferos, tais como a coagulação e a formação da barreira epitelial, catalisando o “crosslinking” entre proteínas. Em invertebrados, como Drosophila sp, a proteína TGM mostrou estar envolvida na defesa imunitária. O mosquito A. gambiae tem codificado no seu genoma três TGMs, o gene AGAP009099, já caracterizado, é expresso exclusivamente nas MAGs (glândulas auxiliares masculinas). Os genes AGAP009098 e AGAP009100, cujas funções não foram ainda clarificadas, são expressos ubiquamente e em baixos níveis. No presente trabalho, propõe-se a caracterização das duas proteínas codificadas por estes genes, de forma a identificar o modo como estas proteínas interagem dentro do mosquito, a esclarecer o seu papel na invasão do intestino médio de A. gambiae por Plasmodium spp., o que permitirá averiguar o seu envolvimento ao nível da imunidade inata do mosquito. Foi produzida e purificada a proteína recombinante AgTGM98-1, que se utilizou para a produção de um anticorpo anti-AgTGM98. A atividade de TGM no mosquito não se mostrou estatisticamente significativa entre os estadios larvares, pupas e adultos. A caracterização bioquímica de AgTGM98 e AgTGM100 revelou a possível existência de proteínas do tipo TGM. Através de western blotting, verificou-se uma diminuição de AgTGM98, comparando mosquitos não infetados com infetados por P. berghei, o que sugere alterações na expressão desta proteína face à invasão pelo parasita, o que pode significar o seu envolvimento direto na infeção. Caracterizou-se, por imunohistoquímica (IHC) a localização de AgTGM98 e AgTGM100 em intestinos médios de mosquitos. A proteína AgTGM98 apresentou uma localização membranar, na parte basal do intestino médio e com distribuição ao longo deste. Contrariamente, a AgTGM100 tem uma localização intracelular e uma distribuição presente apenas no proventrículo e zona mais apical do intestino médio durante uma fase da sua existência, sendo com o passar do tempo detectada em todo o intestino médio.

The role of Grainy head in epithelial tissue growth

Part of the results of this thesis was presented in the following meetings: Susana Ponte, Lara Carvalho, Inês Cristo and António Jacinto. The role of Grainy head in epithelial tissue growth. Drostuga 2013. Faro, Portugal, January 3rd 2014 [poster] Susana Ponte, Lara Carvalho, Inês Cristo and António Jacinto. The role of Grainy head in epithelial tissue growth. Drostuga 2014. Tomar, Portugal, September 5th-6th 2014 [poster]

Cohesion decay: quantitative analysis of partial sister chromatid cohesion

Cell division is a highly dynamic process where sister chromatids remain associated with each other from the moment of DNA replication until the later stages of mitosis, giving rise to two daughter cells with equal genomes. The “molecular glue” that links sister DNA molecules is called cohesin, a tripartite ring-like protein complex composed of two Structural Maintenance of Chromosome proteins (Smc1 and Smc3) bridged by a kleisin subunit Rad21/Scc1, that together prevent precocious sister chromatid separation. Accumulating evidence has suggested that cohesion decay may be the cause of segregation errors that underlie certain human pathologies. However it remains to be determined how much cohesin loss abolishes functional sister chromatid cohesion. To answer these questions, we have developed different experimental conditions aiming to titrate the levels of cohesin on mitotic chromosomes in a precise manner. Using these tools, we will determine the minimal amount of cohesin needed to confer functional cohesion. The approaches described here take advantage of a system in Drosophila melanogaster where the Tobacco Etch Virus (TEV) protease can cleave the Rad21 subunit of cohesin leading to precocious sister chromatid separation. Firstly, we tried to express different levels of TEV protease to obtain partial loss of cohesion. However, this approach has failed to produce systematic different levels of sister chromatid separation. Most of the work was therefore focused on a second strategy, for which we established strains with different levels of cohesin sensitive/cohesin resistant to TEV protease. Strains containing different amounts of functional cohesin (TEV resistant) were tested by in vitro cleavage and by in vivo injections in embryos for their ability to promote sister chromatid cohesion. Our results reveal that removal of half of the cohesin complexes does not impair chromosome segregation, implying that chromosome cohesion is less sensitive to cohesin amounts than previously anticipated.