Relógio circadiano em eucariotos fotossintetizantes (Archaeplastida) e adaptação ao estresse

Autor(es)

Cícero ALVES LIMA

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: São Paulo.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Conjunto das Químicas (IQ e FCF) (CQ/DBDCQ)
• Data de defesa: 2018-04-06

Membros da banca

Carlos Takeshi Hotta; Mariana Cabral de Oliveira; Estela Maria Plastino; Eduardo Moraes Rego Reis; João Carlos Setubal

• Orientador: Carlos Takeshi Hotta; Pio Colepicolo Neto

Resumo

Relógios endógenos controlam grande parte de processos biológicos através de osciladores bioquímicos que coordenam a sinalização de pistas ambientais até vias metabólicas, permitindo a percepção do tempo e adaptação a mudanças rítmicas. Comportamentos cíclicos diários foram primordialmente descritos em plantas e, mais recentemente, têm fornecido informações valiosas sobre os ciclos de retroalimentação da transcrição e tradução de genes que controlam estes osciladores. O florescimento é um exemplo bem conhecido da importância da percepção do comprimento do dia através do relógio, processo intimamente regulado por fotorreceptores e pelos genes centrais e periféricos do relógio biológico. Em organismos multicelulares há uma combinação específica de genes mais expressa em cada tecido, podendo ter funções, fases e períodos diferentes, o que aumenta a complexidade desse mecanismo. Devido a isso, tem-se buscado modelos alternativos mais simples dentro dos eucariotos fotossintetizantes relacionados às plantas terrestres. Modelos simplificados facilitam, por exemplo, a avaliação da combinação de fatores que induzem o estresse e como o relógio biológico se altera, permitindo a antecipação de mudanças ambientais e sincronização da fisiologia com o meio ambiente. Neste trabalho, verificou-se como o relógio circadiano se ajusta ao estresse em 3 diferentes modelos: Gracilaria tenuistipitata (Rhodophyta), Ostreococcus tauri (Chlorophyta) e Saccharum sp (Embryophyta). Para isso, estabeleceu-se em G. tenuistipitata métodos para avaliação de crescimento e da fluorescência da clorofila de modo automático, comprovando da existência de ritmos circadianos. Além disso, após padronização de genes de referência para normalização das RT-qPCRs, o gene TRX ficou superexpresso durante a primeira hora após o déficit hídrico. Já em O. tauri, onde os genes centrais do relógio são conhecidos, mudanças na expressão de LOV-HK e TOC1 estão relacionadas com maior crescimento em baixa e alta temperatura, respectivamente. Uma combinação específica de luz, temperatura e salinidade pode ser um importante indutor de eflorescências que reflete mudanças transcricionais no oscilador central, o que pode ser comparado às florescências de plantas terrestres. Já em Saccharum sp tolerante à seca, ritmos de fotossíntese e de expressão de CCA1 sofrem mudanças de fase em suas oscilações e transcritos de HVA-22 e DRP são significativamente mais expressos sob dessecação. Em suma, o estresse em Saccharum sp reseta o relógio, aumentando o período de oscilação da fotossíntese. Em O. tauri induz maior crescimento, mantendo as características do relógio. Não foi possível avaliar o efeito do estresse no relógio de G. tenuistipitata, mas ferramentas foram desenvolvidas visando este objetivo. Estudos de respostas do relógio podem fornecer informações valiosas para o entendimento da reprodução e crescimento de organismos com elevado potencial de aplicações biotecnológicas. (AU)

• Processo FAPESP: 13/05301-9 - Estudo sobre as interações entre o relógio biológico e a dessecação em eucariotos fotossintetizantes.
• Beneficiário: Cícero Alves Lima Júnior
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado