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Type: Tese
Title: Expressão gênica, localização espaço-temporal e atividade antifúngica de proteínas ligantes à quitina durante o desenvolvimento e germinação da semente de Moringa oleifera
Title in English: Gene expression and spatio-temporal localization of antifungal chitin-binding proteins during Moringa oleifera seed development and germination.
Authors: Garcia, Tarcymara Barata
Advisor: Oliveira, José Tadeu Abreu de
Keywords: Albumina 2S;Atividade antifúngica;M. oleifera;Proteína ligante à quitina
Issue Date: 2018
Citation: GARCIA, Tarcymara Barata . Expressão gênica, localização espaço-temporal e atividade antifúngica de proteínas ligantes à quitina durante o desenvolvimento e germinação da semente de Moringa oleifera. 2019. 77 f. Tese (Doutorado em Bioquímica) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2018.
Abstract in Brazilian Portuguese: Sementes acumulam grandes quantidades de proteínas como fonte de carbono, nitrogênio, enxofre e aminoácidos, que são requeridos durante o desenvolvimento inicial da planta. As albuminas 2S formam uma importante classe de proteínas de reserva em sementes, tendo múltiplas atividades, tais como inibitórias de enzimas proteolíticas, antibacterianas e antifúngicas. Por suas diversas propriedades biológicas, as albuminas 2S são potencialmente estudadas como via de controle de doenças em culturas vegetais economicamente importantes, uma vez que os compostos convencionais utilizados para este fim apresentam custos elevados e causam danos ao meio ambiente. Neste contexto, nosso grupo de pesquisa vem investigando proteínas ligantes à quitina (Mo-CBPs) purificadas das sementes quiescentes de Moringa oleifera, que integram a família das albuminas 2S. As Mo-CBPs exibem potente atividade contra fungos fitopatogênicos. O presente estudo teve por objetivo investigar a expressão gênica, a localização espaço-temporal e possível atividade antifúngica das Mo-CBPs ao longo do desenvolvimento e germinação da semente de M. oleifera. Quatro estágios do desenvolvimento da semente, contados em dias após a antese (DAA) foram estudados e identificados como seguem: embrião globular (15 DAA); embrião cordiforme (30 DAA); embrião em maturação (60 DAA); e embrião maduro (90 DAA). A localização in situ das Mo-CBPs também foi investigada nos tecidos da semente em germinação, sendo considerados quatro estágios: 24, 48, 72 e 96 horas após a semeadura (HAS). O acúmulo de transcritos de Mo-CBPs e suas proteínas correspondentes não foram detectadas nos estágios iniciais do desenvolvimento embrionário (15 e 30 DAA). Porém, eles se expressaram, intensamente, nos estágios finais de maturação da semente, com maior acúmulo aos 60 DAA. As Mo-CBPs foram detectadas somente nos últimos estágios de desenvolvimento da semente (60 e 90 DAA) e a análise de localização in situ revelou que estas proteínas formam densos depósitos nos vacúolos dos cotilédones da semente madura (90 DAA). As Mo-CBPs não foram detectadas nas sementes em 72 e 96 HAS, indicando que tais proteínas foram degradadas durante o processo germinativo. As Mo-CBPs apresentaram atividade inibitória sobre a germinação de esporos de três espécies de Fusarium. Os resultados do presente estudo foram semelhantes aos obtidos para albuminas 2S de outras espécies de Brassicales e sugerem, também, que as Mo-CBs desempenham um duplo papel, como proteínas de armazenamento e defesa de sementes de M. oleifera.
Abstract: Seeds accumulate great amounts of proteins that are used as source of carbon, nitrogen, sulfur, and amino acids required during the initial development stages of plants. The 2S albumin family encompasses storage proteins that in addition have other activities like inhibition of proteolytic enzymes and antibacterial and antifungal compounds. Due its biological properties, 2S albumins stand out for their potential to combat plant diseases in economically important crops. In place of commercial compounds that are costly and cause environmental pollution. Aware of these problems, our research group has been investigating the chitin binding proteins purified from Moringa oleifera quiescent seeds (Mo-CBPs) that also belong to the 2S albumins family. Mo-CBPs present a potent activity against phytopathogenic fungi. The present work aims to assess the gene expression, spatio-temporal localization and possible antifungal activity of Mo-CBPs during Moringa oleifera seed development and germination. During M. oleifera seed maturation, four stages of development, counted in days after anthesis (DAA), were studied: globular embryo (15DAA); heart-shaped embryo (30 DAA); cotyledonary embryo prior dissection (60 DAA); and cotyledonary embryo after dissection (90 DAA). Accumulation of Mo-CBPs transcripts and corresponding proteins were not detected in the initial stages of embryonic development (15 and 30 DAA). However, their transcripts were intensely expressed in the final seed maturation stages, particularly at 60 DAA. The presence of Mo-CBPs assessed by ELISA was detected only in the last stages of seed maturation (60 and 90 DAA). Mo-CBPs in situ localization analyses showed their strong presence into vacuolar structures in the cotyledons of mature seeds (90 DAA). During germination, immunohistochemistry analyses revealed a degradation pattern of Mo-CBPs. Antifungal activity assay indicated that Mo-CBPs are active in the last stages of seed maturation. They inhibited the spore germination of three Fusarium species. All together, these results are similar to data obtained for other 2S albumins belonging to Brassicales. These results also suggest that Mo-CBPs play a dual role as storage and defense proteins in the seeds of M. oleifera.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/40708
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