Cold-induced silencing by long antisense transcripts of an Arabidopsis Polycomb target.

Transcription in eukaryotic genomes generates an extensive array of non-protein-coding RNA, the functional significance of which is mostly unknown. We are investigating the link between non-coding RNA and chromatin regulation through analysis of FLC - a regulator of flowering time in Arabidopsis and a target of several chromatin pathways. Here we use an unbiased strategy to characterize non-coding transcripts of FLC and show that sense/antisense transcript levels correlate in a range of mutants and treatments, but change independently in cold-treated plants. Prolonged cold epigenetically silences FLC in a Polycomb-mediated process called vernalization. Our data indicate that upregulation of long non-coding antisense transcripts covering the entire FLC locus may be part of the cold-sensing mechanism. Induction of these antisense transcripts occurs earlier than, and is independent of, other vernalization markers and coincides with a reduction in sense transcription. We show that addition of the FLC antisense promoter sequences to a reporter gene is sufficient to confer cold-induced silencing of the reporter. Our data indicate that cold-induced FLC antisense transcripts have an early role in the epigenetic silencing of FLC, acting to silence FLC transcription transiently. Recruitment of the Polycomb machinery then confers the epigenetic memory. Antisense transcription events originating from 3' ends of genes might be a general mechanism to regulate the corresponding sense transcription in a condition/stage-dependent manner.

Arsenate causes differential acute toxicity to two P-deprived genotypes of rice seedlings (Oryza sativa L.)

Significant genotypic difference in response to arsenate toxicity in rice (Oryza sativa) was investigated in root elongation, arsenate uptake kinetics, physiological and biochemical response and arsenic (As) speciation. Uptake kinetics data showed that P-deprived genotype 94D-54 had a little higher As uptake than P-deprived 94D-64, but the difference was not large enough to cause acute toxicity in P-deprived 94D-54. There was no difference in tissue P concentrations between the two genotypes under P deficient conditions. In addition, arsenic speciation in plant tissues (using high performance liquid chromatography-inductively coupled plasma mass spectrometry) was not different between P pretreatments and between genotypes. P-deprived genotype 94D-54 suffered much higher stress induced by arsenate toxicity than P-deprived genotype 94D-64, in terms of lipid peroxidation, tissue H2O2 concentrations and exosmosis of K, P and As. However, P-deprived 94D-54 also had higher overproduction of enzymatic antioxidants (with higher GPX, SOD, CAT) and NPT (non-protein thiols) than P-deprived 94D-64. It appeared that, the higher sensitivity of P-deprived 94D-54 to arsenate toxicity might cause the overproduction of NPT, thus leading to the depletion of GSH and to the accumulation of H2O2. The differential sensitivity of the two genotypes has major implications for breeding rice for As affected paddy soil.

Phytochelatin signal tranduction and cadmium chelation in plants

As plantas utilizam diversas estratégias de sinalização para reconhecer e responder aos stresses ambientais. A maioria das vias de transdução de sinais partilham um sinal genérico, normalmente a modulação dos níveis intracelulares de Ca2+. Esta por sua vez pode iniciar uma cascata de fosforilação proteica que finalmente afecta as proteínas directamente envolvidas na protecção celular ou culmina em factores de transcrição que vão determinar a resposta fisiológica ao stresse. A percepção destes sinais e a compreensão de como estes podem activar as respostas adaptativas são factores-chave para a tolerância das plantas a stresses abióticos. Um dos principais stresses abóticos que restrigem o crescimento das plantas é a presença de metais pesados. A produção de fitoquelatinas e a subsequente quelação dos metais é o mecanismo mais conhecido de tolerância ao stresse metálico em plantas. Fitoquelatinas (PCs) são péptidos com grupos tiol que são sintetizados através da transpeptidação da glutationa (GSH), pela acção da enzima fitoquelatina sintase (PCS). No entanto, até ao momento, as vias de sinalização que levam à síntese de fitoquelatinas e à percepção do stresse metálico são pouco compreendidas. Dentro deste contexto, o presente trabalho foi elaborado com o intuito de elucidar a via de sinalização através da qual o cádmio é detectado pelas células vegetais e induz a síntese de PCs. Quase todos, os estudos de stresses abióticos em plantas apontam para o facto de a sua sinalização se basear nos mesmos tipos de sinais moleculares, nomeadamente a sinalização por cálcio, a fosforilação proteica e a indução de espécies reactivas de oxigénio (ROS). Trabalhos recentes sugerem que a sinalização de PCs poderá envolver todos estes parâmetros. Assim, uma primeira abordagem foi efectuada para compreender a síntese de PCs na espécie Arabidopsis thaliana, através da monitorizaçção da actividade de enzimas relacionadas, a γ-EC sintetase, GSH sintetase e a PC sintase (PCS), assim como o tempo necessário para o elongamento das PCs e a sua acumulação. Seguidamente, ao longo deste processo foi analisada a expressão de sinais específicos, associados com sinais de cálcio, fosforilação proteica e sinalização por ROS. A importância destes factores na síntese de PCs foi também avaliada através do uso de moduladores farmacológicos de cálcio e fosfatases proteicas e também pela indução de stresse oxidativo. Os resultados demonstraram novos dados sobre o papel do cálcio e da fosforilação proteica na produção de PCs e na síntese de GSH, revelando que a actvidade da PCS é regulada por fosforilação e que a sinalização de cálcio pode mediar a síntese de GSH. O envolvimento da sinalização de ROS na síntese de GSH, atráves de crosstalk com a sinalização de cálcio também foi proposta. Assim, os resultados aqui apresentados descrevem uma possível via de sinalização de cádmio nas plantas e da indução de fitoquelatinas. Este trabalho poderá ser portanto muito útil na implementação de novas metodologias de agricultura sustentável e práticas de fitorremediação em solos contaminados com metais pesados.

Matéria húmica de sapal: variações estruturais e complexação com o cobre

No presente trabalho foram estudadas as variações na composição, estrutura e comportamento das substâncias húmicas sedimentares (SHS), promovidas pela presença de duas espécies de plantas da família Chenopodiacea, presentes nos sapais da Ria de Aveiro: a Halimione portulacoides e a Arthrocnemum fruticosum. Para além das variações espaciais horizontais, foram investigadas as variações ao longo de um perfil de profundidades. Desta forma, para além da camada superficial (0-10 cm) de sedimentos com diferentes espécies de plantas e sem plantas, também foram investigadas camadas de sedimentos intermédia (20-25 cm) e profunda (45-50 cm). Para a extracção das SHS recorreu-se a uma pequena modificação do método proposto pela International Humic Substances Society (IHSS) para extracção e purificação de substâncias húmicas de solos. As SH extraídas foram caracterizadas através dos métodos espectroscópicos de absorção no ultravioleta visível, de fluorescência molecular síncrona, de absorção no infravermelho com transformadas de Fourier (FTIR) e de RMN 13C em estado sólido. Estas técnicas de caracterização foram complementadas pela análise elementar e termogravimetria. Em algumas amostras, foram ainda determinados o conteúdo em alguns metais por ICP-AES e o conteúdo funcional ácido por titulações potenciométricas. Após exaustiva caracterização das amostras de AH, procedeu-se ao estudo da sua capacidade de complexação com o cobre, recorrendo a titulações monitorizadas por fluorescência molecular síncrona. Os resultados revelaram que a colonização de sedimentos por plantas vasculares superiores conduz a uma alteração profunda no ambiente sedimentar e que esta é reflectida na diagénese das substâncias húmicas sedimentares, tendo-se observado variações a uma pequena escala espacial. O estudo deste tipo de variações nunca tinha sido efectuado em trabalhos anteriores. Nos ácidos fúlvicos detectaram-se diferenças na composição e estrutura das amostras correspondentes às camadas superiores de sedimentos, reflectindo a presença de diferentes colonizações vegetais. Relativamente aos ácidos húmicos, foi possível classificá-los em dois tipos distintos. Os AH do tipo I correspondem aos sedimentos superficiais e intermédios dos locais com plantas. Neste tipo de AH verificou-se uma incorporação de polissacarídeos e estruturas peptídicas, em estados de humificação pouco desenvolvidos. Os AH do tipo II correspondem aos sedimentos mais profundos de todos os locais e aos intermédios do local sem plantas e caracterizam-se por um maior grau de humificação e polimerização, um maior conteúdo aromático e de estruturas conjugadas e um maior conteúdo de grupos carboxílicos. Essas diferenças estruturais conduzem a diferentes comportamentos ácido/base e de complexação com o cobre. Assim, os AH do tipo I, que apresentam sinais espectroscópicos mais baixos associados a grupos carboxílicos e fenólicos, têm menor conteúdo de grupos funcionais ácidos e menor capacidade de complexação com o cobre quando se consideram ligandos característicos de unidades aromáticas conjugadas. Relativamente aos valores de log K dos complexos de AHS com o cobre, as amostras representativas da camada superficial dos sedimentos com plantas apresentaram valores superiores aos das restantes amostras de AH estudadas, cujos valores de log K são similares entre si. Atendendo aos resultados de análise elementar e espectroscópica, este facto pode estar associado à presença de compostos de azoto não peptídicos. Quanto a outros ligandos para o cobre, nomeadamente os representativos de estruturas peptídicas contendo o aminoácido triptofano e estruturas aromáticas simples, não foi possível obter resultados conclusivos. Dado que os ácidos húmicos do tipo I demonstraram um maior conteúdo peptídico e menor conteúdo aromático, o estudo destes ligandos torna-se importante para compreender melhor o efeito da presença de plantas nos sedimentos de sapal sobre o comportamento dos ácidos húmicos sedimentares como ligandos para o cobre. Refere-se ainda que foram detectadas certas especificidades na variação das características do sedimento e das substâncias húmicas com a profundidade nos diferentes locais estudados que não podem ser explicadas meramente com a presença de material vegetal oriundo de diferentes espécies de plantas, requerendo um conhecimento mais aprofundado das comunidades bentónicas e do ambiente físico-químico do sedimento.

The role of reciprocal regulation between TAL1 and miRNA expression in T-cell leukemia progression

Tese de doutoramento, Ciências Biomédicas (Biologia Celular e Molecular), Universidade de Lisboa, Faculdade de Medicina, 2015

Does Gamma-aminobutyric acid function as a plant resistance mechanism against phytophagous insect activity? /

Gamma-aminobutyric acid (GAB A) is a ubiquitous non-protein amino acid synthesized via the decarboxylation of L-glutamate in a reaction catalyzed by the cytosolic enzyme L-glutamate decarboxylase (GAD). In animals it functions as an inhibitory neurotransmitter. In plants it accumulates rapidly in response to various stresses, but its function remains unclear. The hypothesis that GABA accumulation in leaf tissue may function as a plant resistance mechanism against phytophagous insect activity was investigated. GABA accumulation in response to mechanical stimulation, mechanical damage and insect activity was demonstrated. In wt tobacco (Nicotiana tabacum cv Samsun), mechanical stimulation or damage caused GABA to accumulate within 2 min from mean levels of 14 to 37 and 1~9 nmol g-l fresh weight (FW), respectively. In the transgenic tobacco strain CaMVGAD27c overexpressing Petunia GAD, the same treatments caused GABA to accumulate from 12 to 59 and 279 nmol g-l FW, respectively. In the transgenic tobacco strain CaMVGADilC 11 overexpressing Petunia GAD lacking an autoinhibitory domain, mechanical stimulation or damage caused GABA to accumulate from 180 to 309 and 630 nmol g-l FW, respectively. Ambulatory activity by tobacco budworm (TBW) larvae (Heliothis virescens) on leaves of CaMVGAD27c tobacco caused GABA to accumulate from 28 to 80 nmol g-l FW within 5 min. Ambulatory and leaf-rolling activity by oblique banded leaf roller (OBLR) larvae (Choristoneura rosaceana cv Harris) on wt soybean leaves (Glycine max cv Harovinton) caused GABA to accumulate from 60 to 1123 nmol g-l FW within 20 min. Increased GABA levels in leaf tissue were shown to affect phytophagous preference in TBW larvae presented with wt and transgenic tobacco leaves. When presented with leaves of Samsun wt and CaMVGAD27c plants, TBW larvae consumed more wt leaf tissue (640 ± 501 S.D. mm2 ) than transgenic leaf tissue (278 ± 338 S.D. mm2 ) nine times out of ten. When presented with leaves of Samsun wt and CaMVGAD~C11 plants, TBW larvae consumed more transgenic leaf tissue (1219 ± 1009 S.D. mm2 ) than wt leaf tissue (28 ± 31 S.D. mm2 ) ten times out of ten. These results indicate that: (1) ambulatory activity of insect larvae on leaves results in increased GABA levels, (2) transgenic tobacco leaves with increased capacity for GABA synthesis deter feeding, and (3) transgenic tobacco leaves with constitutively higher GABA levels stimulate feeding.

Supercomplexes multifonctionnels chez les mitochondries, et chez E. coli

Les processus mitochondriaux tels que la réplication et la traduction sont effectués par des complexes multiprotéiques. Par contre, le métabolisme et la voie de maturation des ARN mitochondriaux (p. ex précurseurs des ARNt et des ARNr) sont habituellement traités comme une suite de réactions catalysées par des protéines séparées. L’exécution fidèle et optimale de ces processus mitochondriaux, exige un couplage étroit nécessaire pour la canalisation des intermédiaires métaboliques. Or, les évidences en faveur de l'interconnexion postulée de ces processus cellulaires sont peu nombreuses et proviennent en grande partie des interactions protéine-protéine. Contrairement à la perception classique, nos résultats révèlent l’organisation des fonctions cellulaires telles que la transcription, la traduction, le métabolisme et la régulation en supercomplexes multifonctionnels stables, dans les mitochondries des champignons (ex Saccharomyces cerevisiae, Aspergillus nidulans et Neurospora crassa), des animaux (ex Bos taurus), des plantes (B. oleracea et Arabidopsis thaliana) et chez les bactéries (ex E. coli) à partir desquelles les mitochondries descendent. La composition de ces supercomplexes chez les champignons et les animaux est comparable à celle de levure, toutefois, chez les plantes et E. coli ils comportent des différences notables (ex, présence des enzymes spécifiques à la voie de biosynthèse des sucres et les léctines chez B. oleracea). Chez la levure, en accord avec les changements dûs à la répression catabolique du glucose, nos résultats révèlent que les supercomplexes sont dynamiques et que leur composition en protéines dépend des stimulis et de la régulation cellulaire. De plus, nous montrons que l’inactivation de la voie de biosynthèse des lipides de type II (FASII) perturbe l’assemblage et/ou la biogenèse du supercomplexe de la RNase P (responsable de la maturation en 5’ des précurseurs des ARNt), ce qui suggère que de multiples effets pléiotropiques peuvent être de nature structurale entre les protéines. Chez la levure et chez E. coli, nos études de la maturation in vitro des précurseurs des ARNt et de la protéomique révèlent l’association de la RNase P avec les enzymes de la maturation d’ARNt en 3’. En effet, la voie de maturation des pré-ARNt et des ARNr, et la dégradation des ARN mitochondriaux semblent êtres associées avec la machinerie de la traduction au sein d’un même supercomplexe multifonctionnel dans la mitochondrie de la levure. Chez E. coli, nous avons caractérisé un supercomplexe similaire qui inclut en plus de la RNase P: la PNPase, le complexe du RNA degradosome, l’ARN polymérase, quatre facteurs de transcription, neuf aminoacyl-tRNA synthétases, onze protéines ribosomiques, des chaperons et certaines protéines métaboliques. Ces résultats supposent l’association physique de la transcription, la voie de maturation et d’aminoacylation des ARNt, la dégradation des ARN. Le nombre de cas où les activités cellulaires sont fonctionnellement et structurellement associées est certainement à la hausse (ex, l’éditosome et le complexe de la glycolyse). En effet, l’organisation en supercomplexe multifonctionnel représente probablement l’unité fonctionnelle dans les cellules et les analyses de ces super-structures peuvent devenir la prochaine cible de la biologie structurale.

A Comparative Study of The Muscle Proteins of Fishes and Shell Fishes of Tropical Waters

This thesis is an attempt to make a comparative study of the composition of the muscle proteins of some commercially important species of fishes and shell fishes of our coast and their changes during preservation and processing. As a part of this the distribution of the major protein nitrogen fractions in several species of fishes and shell fishes was studied in detail.

Isolation, purification, characterization and application of proteinaceous protease inhibitor from marine bacterium Pseudomonas mendocina BTMW 301

The microorganisms are recognized as important sources of protease inhibitors which are valuable in the fields of medicine, agriculture and biotechnology. The protease inhibitors of microbial origin are found to be versatile in their structure and mode of inhibition that vary from those of other sources. Although surplus of low molecular weight non-protein protease inhibitors from microorganisms have been reported, there is a dearth of reports on proteinaceous protease inhibitors. The search for new metabolites from marine organisms has resulted in the isolation of more or less 10,000 metabolites (Fuesetani and Fuesetani, 2000) many of which are gifted with pharmacodynamic properties. The existence of marine microorganisms was reported earlier, and they were found to be metabolically and physiologically dissimilar from terrestrial microorganisms. Marine microorganisms have potential as important new sources of enzyme inhibitors and consequently a detailed study of new marine microbial inhibitors will provide the basis for future research (Imada, 2004).

Consumo e digestibilidade em bovinos em pastejo durante o período das águas sob suplementação com fontes de compostos nitrogenados e de carboidratos

Objetivou-se avaliar os efeitos de diferentes formas químicas de compostos nitrogenados (proteicos e não-proteicos) e de carboidratos (amiláceos e fibra solúvel) sobre o consumo, a digestibilidade e a síntese ruminal de proteína microbiana em bovinos sob suplementação durante o período das águas. Foram utilizados cinco novilhos mestiços Holandês × Zebu, com peso vivo (PV) médio inicial de 211 ± 35 kg, fistulados no rúmen e abomaso. Os tratamentos foram: controle (somente pasto); e suplementos formulados à base de milho + farelo de soja; milho + ureia; polpa cítrica + farelo de soja; e polpa cítrica + ureia. Os suplementos foram balanceados para apresentar 30% de proteína bruta (PB), com base na matéria seca (MS), e fornecidos na quantidade de 3 g/kg PV. O experimento foi conduzido segundo delineamento em quadrado latino 5 × 5, em esquema fatorial 2 × 2 + 1, composto de duas fontes de compostos nitrogenados, duas fontes de carboidratos e tratamento controle. O consumo de pasto reduziu com o fornecimento de suplementos, com coeficiente médio de substituição de 2,11 g de MS de pasto/g de MS de suplemento. A suplementação não alterou os coeficientes de digestibilidade total e ruminação da MS nem o teor dietético de nutrientes digestíveis totais (NDT). Os animais sob suplementação apresentaram maiores coeficientes de digestibilidade total e ruminal da proteína bruta. A eficiência de síntese de proteína microbiana (EFSM), média de 123,1 g PB microbiana/kg de NDT, não foi alterada pela suplementação. Contudo, os animais sob suplementação com milho apresentaram maior EFSM em comparação aos animais sob suplementação com polpa cítrica (137,6 e 106,1 g PB microbiana/kg de NDT, respectivamente). A suplementação proteico-energética para bovinos mantidos em pastos tropicais durante o período das águas não causa benefícios nutricionais, o que reflete o alto coeficiente de substituição da forragem pelo suplemento.

Redução da proteína da dieta com base no conceito de proteína ideal para tilápias-do-nilo (Oreochromis niloticus) criadas em tanques-rede

Avaliou-se o desempenho de tilápias-do-nilo (Oreochromis niloticus) criadas em tanques-rede e alimentadas com dietas contendo 27,0 (controle); 25,2; 24,3 e 22,7% de proteína digestível. Aminoácidos cristalinos (L-lisina, DL-metionina e L-treonina) foram adicionados à dieta considerando o conceito de proteína ideal e simulando o perfil de aminoácidos da dieta controle. Os peixes (34,63±19 g) foram alimentados manualmente com dietas isoenergéticas (3.075 kcal de energia digestível/kg de dieta) até saciedade aparente, três vezes ao dia, durante 91 dias. Utilizou-se um delineamento inteiramente casualizado, com quatro tratamentos, três repetições e 25 peixes/unidade experimental. Não foram observados efeitos dos níveis de proteína digestível sobre o ganho de peso, a conversão alimentar, a taxa de eficiência protéica, o peso da carcaça eviscerada, o rendimento de carcaça, o peso e o rendimento de filé, a sobrevivência e o hematócrito. Houve efeito quadrático dos níveis de proteína digestível sobre o consumo; o maior valor foi estimado para a dieta contendo 24,41% de proteína digestível e excreção de nitrogênio, na qual o melhor resultado estimado foi obtido com peixes que receberam a dieta contendo 24,92% de PD. Com a redução nos níveis de proteína digestível, observou-se aumento linear na retenção de nitrogênio. É possível reduzir o nível de proteína digestível, de 27 (29,1% de PB) para 24,3% (26,6% de PB), em dietas para tilápias-do-nilo criadas em tanques-rede. Essa redução deve ser feita por meio da suplementação de aminoácidos (com base no conceito de proteína ideal), considerando o desempenho e o custo da dieta/kg ganho em filé.

Antiulcerogenic activity of Indigofera truxillensis Kunth

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Production and partial characterization of serine and metallo peptidases secreted by Aspergillus fumigatus Fresenius in submerged and solid state fermentation

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Structure of a lectin from Canavalia gladiata seeds: new structural insights for old molecules

Background: Lectins are mainly described as simple carbohydrate- binding proteins. Previous studies have tried to identify other binding sites, which possible recognize plant hormones, secondary metabolites, and isolated amino acid residues. We report the crystal structure of a lectin isolated from Canavalia gladiata seeds ( CGL), describing a new binding pocket, which may be related to pathogen resistance activity in ConA- like lectins; a site where a non- protein amino- acid, aaminobutyric acid ( Abu), is bound.Results: the overall structure of native CGL and complexed with alpha- methyl- mannoside and Abu have been refined at 2.3 angstrom and 2.31 angstrom resolution, respectively. Analysis of the electron density maps of the CGL structure shows clearly the presence of Abu, which was confirmed by mass spectrometry.Conclusion: the presence of Abu in a plant lectin structure strongly indicates the ability of lectins on carrying secondary metabolites. Comparison of the amino acids composing the site with other legume lectins revealed that this site is conserved, providing an evidence of the biological relevance of this site. This new action of lectins strengthens their role in defense mechanisms in plants.

Valor nutritivo do feno de Brachiaria decumbens Stapf cv. Basilisk submetido a tratamento com amônia anidra ou uréia

The effects of the ammoniation of Brachiaria decumbens hay was evaluated. The hay bales were distributed into a complete randomized block design, with four replications and they were submitted to the treatments: untreated or treated with anhydrous ammonia (NH3)(2,0 and 3,0% of the DM) or with urea (3,6 and 5,4% of the DM). All the hays bales remained under plastic cover for 45 days. After three days of aeration, samples were collected for the determination of the chemical composition, nitrogenous compounds fraction and the in vitro dry matter (IVDDM) and organic matter (IVDOM) digestibility. In the metabolic study, Saanen goats breed was used in a 5x5 Latin squares design, where the apparent digestibility, the voluntary intake and the nutritive value index were evaluated. The ammoniation increased the contents of the total N, N ammonia (N-NH3) and non-protein N, with high effect on the levels of 3,0% of NH3 and 5,4% of urea. There were no differences between the level of 3,0% of NH3 and 5,4% of urea for the total N, N-NH3 and NPN. However, the treatment with 3,0% of NH3 allowed a larger fixation of N in ADIN and NDIN forms. The ammoniation increased the IVDMD and IVDMO and reduced the contents of neutral detergent fiber (NDF), hemicellulose, acid detergent fiber (ADF) and lignin, but it did not alter the cellulose and gross energy contents. The ammoniation increased the DM, OM, CP, NDF, ADF, hemicellulose, cellulose and gross energy apparent digestibility and as well as the voluntary intake of DM, digestible DM, digestible OM, digestible protein, digestible energy and the nutritive value index. The ammoniation increased the hay nutritive value index, but there were no differences between the levels of NH3 and urea.