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Type: TESE
Degree Level: Doutorado
Title: Analise da expressão genica em tecidos foliares de cana-de-açucar (Saccharum sp.) submetidos ao metiljasmonato
Author: Rosa Junior, Vicente Eugenio de
Advisor: Arruda, Paulo, 1952-
Abstract: Resumo: Os jasmonatos (JAs) são compostos derivados de lipídeos que regulam o crescimento, o desenvolvimento e a resposta a estresses em plantas. Sua principal atividade é a indução da expressão gênica, embora pouco seja conhecido sobre os componentes que ativam e os que transmitem sinais que desencadeiam respostas fisiológicas. Através da técnica de macroarranjos de DNA, estudamos a expressão de 1536 ESTs de cana-de-açúcar em resposta à aplicação de metil-jasmonato (MeJA). Mudanças significativas foram observadas em 26 ESTs, cujas seqüências codificam proteínas que atuam na fotossintese, senescência, síntese protéica e resposta a estresses, além de proteínas com funções desconhecidas. Uma dessas enzimas catalisa a produção de sinapoilmalato. um composto de defesa contra UV. Entre as novas proteínas com domínios de sinalização, encontramos uma proteína zinc finge r (SCZF), que foi estudada mais detalhadamente, sendo esta induzida também por ABA e mais expressa em plantas com menor teor de sacarose. Além dos macroarranjos. usamos a técnica de data-mining para estudar o banco de dados do SUCEST, a procura de vias metabólicas relacionadas aos JAs. Inicialmente, foi gerado um banco de dados contendo seqüências das proteínas reguladas por JAs. Tal banco foi usado para o desenvolvimento de uma página da intemet contendo informações sobre a biossíntese e a ação dos JAs na expressão gênica (htto://est.cbmea.unicamp.brliasmonatos). Através da análise deste banco de dados e do "data mining" descobriu-se a presença da via de síntese da durrina, um glicosídeo cianogênico. A análise filogenética das enzimas da via foi realizada, sugerindo a produção da durrina em cana-de-açúcar. Uma análise dos extratos foliares de cana-de-açúcar confirmou a presença do glicosídeo na concentração de aproximadamente 2 ng por grama de peso fresco. Através de experimentos com ferimento foliar observamos que o nível de durrina é relativamente estável, sugerindo uma fina regulação das enzimas de sua síntese e degradação. Para avaliar essa regulação, analisamos a expressão do gene que codifica a enzima a UDP-GLU, que catalisa o último passo metabólico de síntese de durrina, e do gene que codifica a enzima durrinase (DHR) , a qual catalisa sua degradação. em resposta a lagarta (Diatraea sacchara/is) e ao metil-jasmonato (MeJA). Observamos que a concentração dos transcritos das duas enzimas é aumentada após a exposição a esses . estresses. Para obter mais informações sobre a trascrição dos genes que participam da via entre os tecidos/órgãos, utilizamos a técnica de Digital mRNA Expression Profile, sendo que a expressão dos genes UDP-glu e dhr foi confirmada por Northern 810f. Esses resultados permitiram concluir que a durrina ocorre em cana-deaçúcar, possivelmente agindo como uma fitoanticipina (composto pré-formado), associada aos tecidos jovens, e que a via dos JAs pode estar envolvida em sua regulação. Em conjunto, nossos resultados ampliam o conhecimento sobre a atuação dos JAs em plantas

Abstract: Jasmonates (JAs) are lipid-derivative compounds that regulate growth, development and tolerance against stresses in plants. They are powerful inducers of gene expression, although little information is available about the components that activate its biosynthesis and mediate its signal transduction. Through macroarray technique, we studied the expression profile of 1,536 sugarcane ESTs, generated by the SUCEST (Sugarcane EST Project) in response to methyJ jasmonate (MeJA) treatment. Significant changes were observed in 26 ESTs, encoding proteins acting in diverse processes such as photosynthesis, senescence, protein synthesis, stresses responses, as well as those coding proteins with unknown fundions. Among them, we identified one enzyme catalyzing the last step in the production of sinapoylmalate, a compound responsible for UV tolerance. We also identified genes coding novel proteins presenting signaling domain(s), such as a ZINC FINGER protein (SCZF) , that was studied in details and observed to be induced by ABA and more expressed in plants with smaller sucrose levels. We also used data mining approach to anaJyze the SUCEST data base. A search for metabolic pathways regulated by JAs was performed. Initially, we generated a database containing sequences of proteins reported to be modulated by JAs. This bank was used for development ofthe homepage (http://est.cbmea.unicamp.brliasmonatos) related to JAs responsive genes. Data mining analysis detected the presence of dhurrin, a cyanogenic compound originally described in sorghum. Evolutionary studies of the sugarcane enzyme resulted in the possibility that dhurrin was a conserved compound in sugarcane. To test this hypothesis, we analyzed sugarcane leaf extracts by High Performance Uquid Chromatography (HPLC), and confirmed the presence of dhurrin in a concentration of -2 ng for gram of fresh weight. To evaluate dhurrin concentration afier stress stimulation in sugarcane, we performed a leaf wounding experimento This study showed a relative stability in dhurrin contents in sugarcane, suggesting a fine regulation of dhurrin levels by the synthesis and degradation enzymes. To evaluate this regulation we analyzed gene transcription of two genes in response to herbivory attack (Diatraea saccharalis) and MeJA The genes evaluated were UDP-glu, a gene that encodes a glucosyJtransferase An'7Vm... ,.::ri~lv7inn thF! I~st steo in dhurrin biosvnthesis. and dhurrinase (dht), that encodes by exposition to MeJA To investigate the tissue-specificity of genes of dhurrin pathway, we used the Digital mRNA expression profile approach. and observed the induction of UDP-glu and dhr genes, both dhr genes, both confirmed by Northem blot. These results allowed us to hypothesize that dhurrin acts in sugarcane as a phytoanticipin (a preformed defense compound) that is associated to young tissues and regulated by JAs. In conclusion, these results extend our knowledge conceming JAs action in plants, helping to understand the functionality of some sugarcane genes, and open perspectives for identification of new compounds
Subject: Cana-de-açúcar
Jasmonato
Expressão gênica
Macroarranjos de DNA
Language: Inglês
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2005
Appears in Collections:IB - Tese e Dissertação

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