Differential Expression and Internal Feedback Regulation of 1-Aminocyclopropane-1-Carboxylate Synthase, 1-Aminocyclopropane-1-Carboxylate Oxidase, and Ethylene Receptor Genes in Tomato Fruit during Development and Ripening1

We investigated the feedback regulation of ethylene biosynthesis in tomato (Lycopersicon esculentum) fruit with respect to the transition from system 1 to system 2 ethylene production. The abundance of LE-ACS2, LE-ACS4, and NR mRNAs increased in the ripening fruit concomitant with a burst in ethylene production. These increases in mRNAs with ripening were prevented to a large extent by treatment with 1-methylcyclopropene (MCP), an ethylene action inhibitor. Transcripts for the LE-ACS6 gene, which accumulated in preclimacteric fruit but not in untreated ripening fruit, did accumulate in ripening fruit treated with MCP. Treatment of young fruit with propylene prevented the accumulation of transcripts for this gene. LE-ACS1A, LE-ACS3, and TAE1 genes were expressed constitutively in the fruit throughout development and ripening irrespective of whether the fruit was treated with MCP or propylene. The transcripts for LE-ACO1 and LE-ACO4 genes already existed in preclimacteric fruit and increased greatly when ripening commenced. These increases in LE-ACO mRNA with ripening were also prevented by treatment with MCP. The results suggest that in tomato fruit the preclimacteric system 1 ethylene is possibly mediated via constitutively expressed LE-ACS1A and LE-ACS3 and negatively feedback-regulated LE-ACS6 genes with preexisting LE-ACO1 and LE-ACO4 mRNAs. At the onset of the climacteric stage, it shifts to system 2 ethylene, with a large accumulation of LE-ACS2, LE-ACS4, LE-ACO1, and LE-ACO4 mRNAs as a result of a positive feedback regulation. This transition from system 1 to system 2 ethylene production might be related to the accumulated level of NR mRNA.

Magnetic resonance microscopy and spectroscopy reveal kinetics of cryoprotectant permeation in a multicompartmental biological system.

Successful cryopreservation of most multicompartmental biological systems has not been achieved. One prerequisite for success is quantitative information on cryoprotectant permeation into and amongst the compartments. This report describes direct measurements of cryoprotectant permeation into a multicompartmental system using chemical shift selective magnetic resonance (MR) microscopy and MR spectroscopy. We used the developing zebrafish embryo as a model for studying these complex systems because these embryos are composed of two membrane-limited compartments: (i) a large yolk (surrounded by the yolk syncytial layer) and (ii) differentiating blastoderm cells (each surrounded by a plasma membrane). MR images of the spatial distribution of three cryoprotectants (dimethyl sulfoxide, propylene glycol, and methanol) demonstrated that methanol permeated the entire embryo within 15 min. In contrast, the other cryoprotectants exhibited little or no permeation over 2.5 h. MR spectroscopy and microinjections of cryoprotectants into the yolk inferred that the yolk syncytial layer plays a critical role in limiting the permeation of some cryoprotectants throughout the embryo. This study demonstrates the power of MR technology combined with micromanipulation for elucidating key physiological factors in cryobiology.

Análise de flavanóides por cromatografia líquida de alta eficiência e eletroforese capilar - otimização de separação e aplicações tecnológicas

No presente trabalho foram estudadas as separações de 18 flavonóides (9 agliconas e 9 glicosídeos) pelas técnicas de Cromatografia Líquida de Alta Eficiência em fase reversa (RP-HPLC) e Cromatografia Micelar Eletrocinética em fluxo reverso (RF-Meck). Em ambas as técnicas foram avaliados solventes puros (metanol, acetonitrila e tetrahidrofurano) e suas misturas como formas de promover a variação de seletividade, através da modificação da fase móvel em HPLC, e da natureza do aditivo orgânico em RF-Meck. Nos estudos efetuados em HPLC utilizando-se gradiente, pode-se comprovar a possibilidade da modelagem do fator de retenção em funçã da proporção de solvente utilizados (MeOH, ACN, THF e suas misturas). Pode-se ainda, com base nos dados de retenção e na análise hierárquica de c1usters, diferenciar quatro diferentes grupos de sistemas cromatográficos com diferentes seletividades para flavonóides agliconas, e outros quatro com diferentes seletividades para glicosídeos. Os sistemas cromatográficos mais ortogonais (cada um pertencente a um grupo de seletividade) foram aplicados na separação de uma planta modelo (Azadirachta indica), de onde pode-se escolher a fase móvel mais seletiva para se otimizar a separação dos flavonóides glicosilados presentes nas folhas desta planta. No método final otimizado pode-se identificar e quantificar cinco dos flavonóides majoritários presentes, sendo três glicosídeos de quercetina (rutina, isoquercitrina e quercitrina) e dois glicosídeos de kaempferol (astragalin e nicotiflorin), em amostras de duas diferentes procedências (Piracicaba-SP e Silvânia-GO). Nos estudos envolvendo a separação dos dezoito flavonóides por RFMEKC pode-se comprovar diferenças significativas de seletividade quando se varia a natureza do solvente orgânico utilizado como aditivo, além de se observar tendências na migração em função das propriedades do solvente adicionado e da estrutura molecular do flavonóide. O solvente de menor eficiência para separação dos flavonóides foi o MeOH. Através da análise dos eletroferogramas obtidos através de um planejamento experimental de misturas, e das trocas de pares críticos observadas nos vários eletrólitos utilizados, obteve-se um método de separação com apenas um par crítico em menos de 12 minutos de corrida. O coeficiente de variação obtido para o fator de retenção foi de 1,5% e para área de 3%, considerando-se cinco injeções. O método desenvolvido foi aplicado com sucesso na identificação dos flavonóides majoritários presentes na planta modelo (Neem), obtendo-se o mesmo resultado do estudo anterior. Como forma de avaliar a concentração de flavonóides totais presentes em espécies vegetais é comum a análise de extratos após hidrólise ácida (conversão de todos glicosídeos em agliconas). Desta forma otimizou-se uma metodologia de separação em RP-HPLC de 8 flavonóides agliconas comumente presentes em alimentos e extratos vegetais de uso cosmético. A otimização foi efetuada mediante um planejamento experimental de misturas, para escolha da fase móvel mais seletiva, e de um planejamento fatorial composto central, para otimização das condições de gradiente. O método obtido foi o mais rápido já visto dentro da literatura consultada. A separação em linha de base foi efetuada em menos de 15 minutos, com coeficientes de variação de área entre 0,1 e 1,8%, coeficiente de correlação de 0,9993 a 0,9994 na faixa de 5 a 100 µg/mL, e limites de quantificação estimados na faixa de 0,1 a 0,21µg/mL. O método desenvolvido foi aplicado na otimização das condições de hidrólise de um extrato de Neem. A otimização foi efetuada através de metodologia de superfície de resposta, levando-se em consideração a concentração de ácido adicionada, o tempo de reação, a temperatura, e a concentração de um antioxidante (ácido ascórbico) adicionado. O resultado da otimização foi uma metodologia de hidrólise com tempo de reação igual a 5 minutos, utilizando-se 1,4 mol/L de HCI, 119°C e 500 µg/mL de ácido ascórbico. Através das metodologias de análise e de hidrólise desenvolvidas pode-se constatar a presença e quantificar no extrato de Neem os flavonóides agliconas quercetina, kaempferol e miricetina. Com o objetivo de se avaliar quais os componentes presentes em extratos vegetais são os responsáveis pelo poder antioxidante atribuído a determinadas plantas, foi montado um sistema de avaliação de poder antioxidante \"on-line\" com reação pós-coluna em HPLC (baseado na literatura) utilizando-se como \"radical livre modelo\" o ABTS. A análise da planta modelo (Neem) neste sistema mostrou que os flavonóides glicosilados identificados nas partes anteriores deste trabalho são os responsáveis pelo poder antioxidante atribuído a esta planta. De posse desta informação, e visando a obtenção de extratos para aplicações cosméticas com poder antioxidante, modelou-se a extração dos flavonóide do Neem em função da composição do solvente extrator (água, etanol , propilenoglicol e suas misturas), de acordo com um planejamento simplex centróide ampliado. Além da previsão da concentração dos princípios ativos pode-se ainda prever outras propriedades dos extratos obtidos, tais como, índice de refração e densidade, muitas vezes constituintes de especificações técnicas de acordo com as aplicações a que se destinam (cremes, xampús, etc).