Regulação epigenética de um gene de resposta a stress de frio em arroz (OsDREB1B)

O arroz (Oryza sativa L.) constitui a principal fonte de alimento para mais de metade da população mundial. O frio tem um grande impacto no desenvolvimento da planta de arroz com efeitos negativos ao nível da produtividade e economia mundial. Os mecanismos epigenéticos associados a alterações estruturais da cromatina estão envolvidos nos mecanismos de resposta das plantas a stresses abióticos. O foco do presente trabalho consistiu na compreensão da influência de fatores epigenéticos, nomeadamente de modificações de histonas, na regulação transcricional de um gene específico (OsDREB1B) envolvido na resposta de arroz ao stress de frio. O estudo da regulação epigenética deste gene envolveu a utilização de plantas de arroz com mutações em enzimas epigenéticas e drogas remodeladoras da cromatina. Neste trabalho mostramos que o gene OsDREB1B é induzido pelo stress de frio (4 °C) em todas os genótipos de arroz analisados, no entanto, a indução do gene em resposta ao stress de frio é maior em Nipponbare que em Dongjin. Nos genótipos que apresentam epimutações, nomeadamente o knockout de osdrm2 (DMT706) e de oshac704 (HAC704), o gene OsDREB1B é mais expresso que no respetivo genótipo selvagem (Dongjin), sendo que a indução da expressão em resposta ao frio foi maior em DMT706 do que em HAC704. A análise do padrão de marcas histónicas ao longo do promotor de OsDREB1B, através da imunoprecipitação da cromatina (ChIP) com anticorpos específicos, revelou que, em resposta ao frio (4ºC), Dongjin apresenta uma menor predominância da marca H3K9ac na região de -519 a -355 pares de bases (antes do ATG), enquanto que Nipponbare possui maior presença de H4K5ac na região de -280 a -121 pares de bases, sugerindo que a regulação epigenética de OsDREB1B seja influenciada pelo genótipo. No caso dos epi-mutantes (HAC704 e DMT706) registou-se um empobrecimento das marcas histónicas testadas sugerindo que a indução da expressão do OsDREB1B em reposta ao stress provocado pelo frio não depende necessariamente da presença de OsDRM2 nem de OsHAC704. Uma visão integrada da paisagem epigenética e do transcriptoma, perspetiva uma melhor compreensão dos mecanismos envolvidos na resposta da planta a condições ambientais adversas, abrindo novas linhas de trabalho no sentido de obter plantas mais tolerantes a fatores de stress.

Técnicas de análise multivariada na avaliação de injúrias pelo frio em mangas cv. Tommy Atkins

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

Hematologia de tilápias-do-nilo alimentadas com dietas com óleos vegetais e estimuladas pelo frio

O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos de dietas com diferentes relações entre ácidos graxos poliinsaturados ômega-6 e ômega-3 nos parâmetros hematológicos e lipídeos plasmáticos de tilápias-do-nilo, antes e após estímulo pelo frio. Foram utilizados 320 alevinos invertidos para macho (±7,5 g), distribuídos aleatoriamente em 40 tanques (250 L) e alimentados com oito dietas: basal (sem adição de óleo), 6% de óleo de girassol (OG), 5% de OG + 1% de óleo de linhaça (OL), 4% de OG + 2% OL, 3% de OG + 3% de OL, 2% de OG + 4% de OL, 1% de OG + 5% de OL e 6% de OL. Os parâmetros hematológicos e os lipídeos plasmáticos foram determinados ao final de 85 dias de cultivo e após três dias de estímulo pelo frio. Não houve efeito das dietas sobre nenhuma das variáveis analisadas no período anterior ao estímulo. O número de leucócitos foi reduzido em peixes alimentados com a dieta 6% de OL, após estímulo pelo frio. O estímulo pelo frio provocou um declínio do estado geral de saúde, como leucopenia. Tilápias-do-nilo alimentadas com dietas com 6% de OL apresentaram menor resistência ao frio.

Tipos de fibras no músculo flexor longo do hálux de frangos de corte submetidos ao estresse pelo calor e frio e alimentados em pair-feeding

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da temperatura ambiente sobre as características morfométricas das fibras musculares do músculo flexor longo do hálux de frangos de corte alimentados com a mesma quantidade de ração (pair-feeding), isolando-se o efeito do consumo voluntário de alimento. Foram utilizados 16 frangos de corte machos, Ross, distribuídos em um delineamento inteiramente casualizado com dois tratamentos (estresse pelo calor e frio), com sete e nove repetições cada, respectivamente. Aos 43 dias de idade, o peso médio das aves estressadas pelo calor (1255 g) foi maior que o das aves estressadas pelo frio em pair-feeding (1086 g). O músculo das aves submetidas ao estresse pelo calor e pelo frio apresentou 22,82 e 27,93% de fibras brancas (FG - Fast Glycolytic), 52,76 e 47,67% de intermediárias (FOG - Fast Oxidative Glycolytic) e 24,42 e 24,40% de vermelhas (SO - Slow Oxidative), respectivamente. O diâmetro das fibras FG foi maior no músculo das aves submetidas ao calor (48,69 mm), quando comparado ao das aves submetidas ao frio (37,74 mm). A freqüência e o número dos tipos de fibras no músculo não diferiram entre as aves estressadas pelo calor e pelo frio. O estresse pelo frio associado à limitação no consumo de alimento determinou redução no crescimento e alterou a composição dos tipos de fibras no músculo flexor longo do hálux de frangos de corte, reduzindo o tamanho das fibras do tipo FG e mantendo o tamanho das fibras SO e FOG, as quais apresentam metabolismo oxidativo, associado à maior produção de calor.

Inibição da ação do etileno retarda o desenvolvimento de injúrias de frio em tangor 'Murcott'

O bloqueio de eventos dependentes da sinalização do etileno pode afetar de maneira positiva ou negativa a qualidade de frutos tropicais após o armazenamento refrigerado. Dessa forma, os objetivos do presente trabalho foram estudar o envolvimento do etileno no desenvolvimento de injúrias de frio em tangor 'Murcott' e avaliar as respostas envolvidas no processo de resistência às injúrias. Os frutos foram expostos a 500nL L-1 de 1-metilciclopropeno (1-MCP) durante 12 horas ou imersos em soluções contendo 2000nL L-1 de ethephon ou ácido salicílico durante cinco minutos antes de serem armazenados a 1°C, por 90 dias. Como controle, parte dos frutos foi armazenada a 1°C. O tratamento de frutos com ethephon ou ácido salicílico antecipou e intensificou as injúrias de frio. Por outro lado, a inibição do etileno pelo 1-MCP retardou o surgimento dos sintomas e resultou em menor índice de injúrias e percentual de frutos podres ao final do armazenamento. A atividade da superóxido dismutase (SOD) foi intensificada aos 45 dias, contudo em menor intensidade nos frutos tratados com ácido salicílico. Nas avaliações subsequentes, houve decréscimo na atividade da SOD em todos os tratamentos, porém aos 90 dias a intensidade manteve-se levemente superior à observada nos primeiros 30 dias de armazenamento. Os teores de putrescina (Put) e espermina (Spm), no flavedo dos frutos, não sofreram significativa alteração durante o armazenamento. em contrapartida, os teores de espermidina (Spd) foram mais afetados pelo estresse ocasionado pelo frio.

Desempenho produtivo e resistência ao estresse pelo frio da tilápia do Nilo alimentada com dietas suplementadas com levedura autolisada e zinco

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

Influência do frio e do défice hídrico nas características fisiológicas e bioquímicas em videiras (Vitis vinífera L.) cv. Thompson seedless

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

Parâmetros hemetológicos da tilápia-do-Nilo: efeito da dieta suplementada com levedura e zinco e do estímulo pelo frio

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

Avaliação físico-química de óleos da amêndoa de pequi (Caryocar brasiliense Camb.) obtidos artesanalmente e por prensagem a frio e sua influência sobre marcadores bioquímicos, oxidativos e inflamatórios de ratos submetidos à toxicidade aguda por tetracloreto de carbono

O óleo da amêndoa de pequi (Caryocar brasiliense Camb.) é considerado um coproduto do fruto, consumido na região do Cerrado, bioma brasileiro. Ele é fundamental para agregar valor e ampliar a utilização deste fruto regional a outros setores produtivos comerciais. Relatos na literatura apontam que o óleo possui capacidade antioxidante e efeitos benéficos sobre doenças inflamatórias, que estão associados à presença de ácidos graxos insaturados e fitoquímicos em sua composição química. Por outro lado, o tetracloreto de carbono (CCl4) é uma potente hepatotoxina, capaz de gerar radicais livres que levam ao estresse oxidativo e à inflamação. Nesse contexto, o objetivo do presente estudo foi caracterizar os óleos da amêndoa de pequi obtidos artesanalmente e por prensagem a frio e verificar o efeito de seus constituintes graxos e bioativos sobre parâmetros oxidativos e inflamatórios de ratos submetidos à toxicidade aguda induzida por tetracloreto de carbono. Inicialmente, foram investigados os parâmetros de qualidade dos óleos, bem como o perfil de ácidos graxos, teores de compostos bioativos, capacidade antioxidante e estabilidade termo-oxidativa. Os óleos da amêndoa de pequi apresentaram boa qualidade e resistência termo-oxidativa e mostraram-se ricos em ácido graxo oleico, além de possuírem compostos com propriedades antioxidantes, como fenólicos, carotenoides, tocoferóis e fitosteróis. Posteriormente, o efeito do tratamento por 22 dias com óleos da amêndoa de pequi artesanal ou prensado a frio (3 mL/kg) sobre a toxicidade aguda induzida pelo CCl4 em ratos \"Wistar\" machos foi avaliado. Para tal, foram determinados marcadores bioquímicos séricos, perfil lipídico, peroxidação lipídica, marcadores do sistema de defesa antioxidante e detoxificante, além de parâmetros inflamatórios do tecido hepático. De maneira geral, verificou-se que os óleos da amêndoa de pequi não minimizaram as alterações hepáticas induzidas pelo CCl4, evidenciadas pelas enzimas marcadoras do dano hepático e por parâmetros inflamatórios, no entanto os animais tratados com o óleo prensado a frio aumentaram sua capacidade antioxidante.

Transcription of alternative oxidase (AOX) and plastid terminal oxidase (PTOX) during stress-regulated root tissue growth in Daucus carota L. - An approach to identify functional marker candidates for breeding on carrot yield stability

A presente tese explora a hipótese de utilização dos genes da oxidase alternativa (AOX) e da oxidase terminal da plastoquinona (PTOX) como genes-alvo para o desenvolvimento de marcadores funcionais (MF) para avaliar a performance do crescimento em cenoura, fator determinante da produtividade. Para avaliar se os referidos genes estão associados com o crescimento da cenoura procedeu—se ao seu isolamento e posterior análise dos seus perfis de transcrição em diversos sistemas biológicos. O sistema in vitro selecionado, denominado sistema de culturas primárias, permitiu avaliar alterações na quantidade de transcritos desses genes durante os processos de reprogramação celular e crescimento. Ao nível da planta foi também estudado o efeito do frio na expressão precoce dos genes AOX. Ambos os genes DcAOX1 e DcAOX2a revelaram uma resposta rápida e um padrão semelhante apos stresse (inoculação in vitro e resposta ao frio). Foi igualmente verificado um incremento na expressão do gene DcPTOX durante a fase inicial do processo de reprogramação celular. Estudos de expressão dos genes AOX durante o desenvolvimento da raiz da cenoura revelaram que o gene DcAOX2a será potencialmente o gene mais envolvido neste processo. De modo a avaliar a hipótese de envolvimento do gene DcPTOX no crescimento da raíz procederam—se a estudos de expressão ao nível do tecido meristemático. Todavia, para um mais completo entendimento da ligação entre DcPTOX e o crescimento secundário e/ou acumulação de carotenos, a expressão do gene DcPTOX foi também avaliada em raízes de cenoura durante o desenvolvimento, utilizando cultivares caracterizadas por distintos conteúdos de carotenos. Os resultados obtidos demonstraram a associação do gene DcPTOX a ambos os processos. O envolvimento da PTOX no crescimento adaptativo da raiz foi analisado com um ensaio que permitiu identificar, no tecido meristemático, uma resposta precoce do gene DcPTOX face a uma diminuição da temperatura. Adicionalmente, foi efetuada a seleção de genes de referência para uma analise precisa da expressão génica por RT-qPCR em diversos sistemas biológicos de cenoura, e a importância do seu estudo ao nível do sistema biológico foi realçada. Os resultados desta tese são encorajadores para prosseguir os estudos de utilização dos genes AOX e PTOX como MF no melhoramento da performance do crescimento adaptativo em cenoura, fator determinante para a produtividade; ABSTRACT: This thesis explores the hypothesis of using the alternative oxidase (AOX) and theplastid terminal oxidase (PTOX) as target genes for functional marker (FM) development for yield-determining growth performance in carrot. To understand if these genes are associated to growth, different AOX gene family members and the single PTOX gene were isolated, and their expression patterns evaluated in diverse carrot plant systems. An in-vitro primary culture system was selected to study AOX and PTOX transcript changes during cell reprogramming and growth performance. At plant level, a putative early response of AOX to chilling was also evaluated. In fact, both DcAOXl and DcAOXZa were early responsive and showed similar patterns under stress conditions (in vitro inoculation and chilling). A role for DcPTOX during earliest events of cell reprogramming was also suggested. Next, the expression profiles of AOX gene family members during carrot tap root development were investigated. DcAOXZa was identified as the most responsive gene to root development. In order to evaluate if DcPTOX is associated with carrot tap root growth performance, DcPTOX transcript levels were measured in the central root meristem. To further understand whether DcPTOX is associated with secondary growth and/or carotenoids accumulation, DcPTOX expression was also studied in deveIOping carrot tap roots in cultivars with different carotenoids contents. The results indicated that DcPTOX associates to both carotenoid biosynthesis and secondary growth during storage root development. To obtain further insights into the involvement of PTOX on adaptive growth, the early effects of temperature decrease were explored in the root meristem, where a short—term early response in DcPTOX was found, probably associated with adaptive growth. Furthermore, a selection of the most suitable reference genes for accurate RT—qPCR analysis in several carrot experimental systems was performed and discussed. The present research provides the necessary toolbox for continuing studies in carrot AOX and PTOX genes as promising resources for FM candidates in order to assist breeding on yield—determining adaptive growth performance.

Effect Of Platform Connection And Abutment Material On Stress Distribution In Single Anterior Implant-supported Restorations: A Nonlinear 3-dimensional Finite Element Analysis.

Although various abutment connections and materials have recently been introduced, insufficient data exist regarding the effect of stress distribution on their mechanical performance. The purpose of this study was to investigate the effect of different abutment materials and platform connections on stress distribution in single anterior implant-supported restorations with the finite element method. Nine experimental groups were modeled from the combination of 3 platform connections (external hexagon, internal hexagon, and Morse tapered) and 3 abutment materials (titanium, zirconia, and hybrid) as follows: external hexagon-titanium, external hexagon-zirconia, external hexagon-hybrid, internal hexagon-titanium, internal hexagon-zirconia, internal hexagon-hybrid, Morse tapered-titanium, Morse tapered-zirconia, and Morse tapered-hybrid. Finite element models consisted of a 4×13-mm implant, anatomic abutment, and lithium disilicate central incisor crown cemented over the abutment. The 49 N occlusal loading was applied in 6 steps to simulate the incisal guidance. Equivalent von Mises stress (σvM) was used for both the qualitative and quantitative evaluation of the implant and abutment in all the groups and the maximum (σmax) and minimum (σmin) principal stresses for the numerical comparison of the zirconia parts. The highest abutment σvM occurred in the Morse-tapered groups and the lowest in the external hexagon-hybrid, internal hexagon-titanium, and internal hexagon-hybrid groups. The σmax and σmin values were lower in the hybrid groups than in the zirconia groups. The stress distribution concentrated in the abutment-implant interface in all the groups, regardless of the platform connection or abutment material. The platform connection influenced the stress on abutments more than the abutment material. The stress values for implants were similar among different platform connections, but greater stress concentrations were observed in internal connections.

Diet Carotenoid Lutein Modulates The Expression Of Genes Related To Oxygen Transporters And Decreases Dna Damage And Oxidative Stress In Mice.

Lutein (LT) is a carotenoid obtained by diet and despite its antioxidant activity had been biochemically reported, few studies are available concerning its influence on the expression of antioxidant genes. The expression of 84 genes implicated in antioxidant defense was quantified using quantitative reverse transcription polymerase chain reaction array. DNA damage was measured by comet assay and glutathione (GSH) and thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) were quantified as biochemical parameters of oxidative stress in mouse kidney and liver. cDDP treatment reduced concentration of GSH and increased TBARS, parameters that were ameliorated in treatment associated with LT. cDDP altered the expression of 32 genes, increasing the expression of GPx2, APC, Nqo1 and CCs. LT changed the expression of 37 genes with an induction of 13 mainly oxygen transporters. In treatments associating cDDP and LT, 30 genes had their expression changed with a increase of the same genes of the cDDP treatment alone. These results suggest that LT might act scavenging reactive species and also inducing the expression of genes related to a better antioxidant response, highlighting the improvement of oxygen transport. This improved redox state of the cell through LT treatment could be related to the antigenotoxic and antioxidant effects observed.

Overexpression Of Ucp1 In Tobacco Induces Mitochondrial Biogenesis And Amplifies A Broad Stress Response.

Uncoupling protein one (UCP1) is a mitochondrial inner membrane protein capable of uncoupling the electrochemical gradient from adenosine-5'-triphosphate (ATP) synthesis, dissipating energy as heat. UCP1 plays a central role in nonshivering thermogenesis in the brown adipose tissue (BAT) of hibernating animals and small rodents. A UCP1 ortholog also occurs in plants, and aside from its role in uncoupling respiration from ATP synthesis, thereby wasting energy, it plays a beneficial role in the plant response to several abiotic stresses, possibly by decreasing the production of reactive oxygen species (ROS) and regulating cellular redox homeostasis. However, the molecular mechanisms by which UCP1 is associated with stress tolerance remain unknown. Here, we report that the overexpression of UCP1 increases mitochondrial biogenesis, increases the uncoupled respiration of isolated mitochondria, and decreases cellular ATP concentration. We observed that the overexpression of UCP1 alters mitochondrial bioenergetics and modulates mitochondrial-nuclear communication, inducing the upregulation of hundreds of nuclear- and mitochondrial-encoded mitochondrial proteins. Electron microscopy analysis showed that these metabolic changes were associated with alterations in mitochondrial number, area and morphology. Surprisingly, UCP1 overexpression also induces the upregulation of hundreds of stress-responsive genes, including some involved in the antioxidant defense system, such as superoxide dismutase (SOD), glutathione peroxidase (GPX) and glutathione-S-transferase (GST). As a consequence of the increased UCP1 activity and increased expression of oxidative stress-responsive genes, the UCP1-overexpressing plants showed reduced ROS accumulation. These beneficial metabolic effects may be responsible for the better performance of UCP1-overexpressing lines in low pH, high salt, high osmolarity, low temperature, and oxidative stress conditions. Overexpression of UCP1 in the mitochondrial inner membrane induced increased uncoupling respiration, decreased ROS accumulation under abiotic stresses, and diminished cellular ATP content. These events may have triggered the expression of mitochondrial and stress-responsive genes in a coordinated manner. Because these metabolic alterations did not impair plant growth and development, UCP1 overexpression can potentially be used to create crops better adapted to abiotic stress conditions.

Taurine Supplementation Reduces Blood Pressure And Prevents Endothelial Dysfunction And Oxidative Stress In Post-weaning Protein-restricted Rats.

Taurine is a sulfur-containing amino acid that exerts protective effects on vascular function and structure in several models of cardiovascular diseases through its antioxidant and anti-inflammatory properties. Early protein malnutrition reprograms the cardiovascular system and is linked to hypertension in adulthood. This study assessed the effects of taurine supplementation in vascular alterations induced by protein restriction in post-weaning rats. Weaned male Wistar rats were fed normal- (12%, NP) or low-protein (6%, LP) diets for 90 days. Half of the NP and LP rats concomitantly received 2.5% taurine supplementation in the drinking water (NPT and LPT, respectively). LP rats showed elevated systolic, diastolic and mean arterial blood pressure versus NP rats; taurine supplementation partially prevented this increase. There was a reduced relaxation response to acetylcholine in isolated thoracic aortic rings from the LP group that was reversed by superoxide dismutase (SOD) or apocynin incubation. Protein expression of p47phox NADPH oxidase subunit was enhanced, whereas extracellular (EC)-SOD and endothelial nitric oxide synthase phosphorylation at Ser 1177 (p-eNOS) were reduced in aortas from LP rats. Furthermore, ROS production was enhanced while acetylcholine-induced NO release was reduced in aortas from the LP group. Taurine supplementation improved the relaxation response to acetylcholine and eNOS-derived NO production, increased EC-SOD and p-eNOS protein expression, as well as reduced ROS generation and p47phox expression in the aortas from LPT rats. LP rats showed an increased aortic wall/lumen ratio and taurine prevented this remodeling through a reduction in wall media thickness. Our data indicate a protective role of taurine supplementation on the high blood pressure, endothelial dysfunction and vascular remodeling induced by post-weaning protein restriction. The beneficial vascular effect of taurine was associated with restoration of vascular redox homeostasis and improvement of NO bioavailability.

Ki-1/57 And Cgi-55 Ectopic Expression Impact Cellular Pathways Involved In Proliferation And Stress Response Regulation.

Ki-1/57 (HABP4) and CGI-55 (SERBP1) are regulatory proteins and paralogs with 40.7% amino acid sequence identity and 67.4% similarity. Functionally, they have been implicated in the regulation of gene expression on both the transcriptional and mRNA metabolism levels. A link with tumorigenesis is suggested, since both paralogs show altered expression levels in tumor cells and the Ki-1/57 gene is found in a region of chromosome 9q that represents a haplotype for familiar colon cancer. However, the target genes regulated by Ki-1/57 and CGI-55 are unknown. Here, we analyzed the alterations of the global transcriptome profile after Ki-1/57 or CGI-55 overexpression in HEK293T cells by DNA microchip technology. We were able to identify 363 or 190 down-regulated and 50 or 27 up-regulated genes for Ki-1/57 and CGI-55, respectively, of which 20 were shared between both proteins. Expression levels of selected genes were confirmed by qRT-PCR both after protein overexpression and siRNA knockdown. The majority of the genes with altered expression were associated to proliferation, apoptosis and cell cycle control processes, prompting us to further explore these contexts experimentally. We observed that overexpression of Ki-1/57 or CGI-55 results in reduced cell proliferation, mainly due to a G1 phase arrest, whereas siRNA knockdown of CGI-55 caused an increase in proliferation. In the case of Ki-1/57 overexpression, we found protection from apoptosis after treatment with the ER-stress inducer thapsigargin. Together, our data give important new insights that may help to explain these proteins putative involvement in tumorigenic events.