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Type: Dissertação
Title: Efeito do estresse do retículo endoplasmático induzido por Ditiotreitol e tunicamicina em plantulas de sorgo: aspectos morofofisiológicos e metabólicos
Title in English: Effect of endoplasmic reticulum stress induced by Dithiothreitol and tunicamycin in sorghum seedlings: morophophysiological and metabolic aspects
Authors: Lima, Karollyny Roger Pereira
Advisor: Carvalho, Humberto Henrique de
Co-advisor: Gomes-Filho, Enéas
Keywords: Metabolômica;Espectometria de massas;Estresse Abiótico
Issue Date: 2020
Citation: LIMA, Karollyny Roger Pereira. Efeito do estresse do retículo endoplasmático induzido por Ditiotreitol e tunicamicina em plantulas de sorgo: aspectos morofofisiológicos e metabólicos. 2020. 74 f. Dissertação (Mestrado em Bioquímica) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2020.
Abstract in Brazilian Portuguese: Diversos fatores ambientais podem perturbar a homeostase do reticulo endoplasmático (RE), desde estresses abióticos como salinidade, seca, altas temperaturas, como também estresses bióticos, como patógenos e herbivoria. Essa perturbação pode levar a um acúmulo de proteínas mal dobradas no lúmen do RE ocasionando uma condição de estresse; e desse modo ativando uma via citoprotetora, denominada Unfolded Protein Response (UPR). Em laboratório, UPR e estresse do RE são também induzidos por diversos agentes químicos, como por exemplo ditiotreitol (DTT) e tunicamicina (TM). Desse modo, o objetivo desse trabalho foi a indução do estresse do RE, por DTT e TM, avaliando alterações morfofisiológicas e metabólicas na parte aérea e nas raízes de sorgo. Para isso, plântulas foram germinadas por três dias somente em água destilada, em seguida transferidas para solução de Clark meia força e submetidas ao estresse do RE por meio da adição de 10mM de DTT e 2.5 μg/ml de TM, individualmente, durante quatro dias e avaliadas a cada 24 horas. Pequenas diferenças foram observadas no peso seco da parte aérea somente nas primeiras 24 e 48 h, enquanto que no comprimento houve diminuição desde 24h no tratamento com TM e 48h no tratamento com DTT. Por outro lado, raízes sob DTT e TM apresentaram uma considerável diminuição tanto na massa seca quanto no comprimento. Raízes tratadas com DTT apresentaram um maior comprimento e menor massa seca em relação às tratadas com TM, que por sua vez apresentou uma maior quantidade de raízes secundarias e maior o comprimento de pelos radiculares. Os diferentes indutores do estresse do RE exibiram diferentes respostas metabólicas tanto na parte aérea quanto nas raízes. Aminoácidos, ácidos orgânicos, carboidratos, e outros grupos de metabólitos foram significativamente aumentados ou reduzidos pelo estresse do RE. A parte aérea apresentou uma modulação de 23 e 13 metabolitos nos tratamentos de DTT e TM, respectivamente. Por sua vez, esse número nas raízes foi maior com 37 e 17 metabolitos nas plântulas com DTT e TM, respectivamente. Carboidratos foi o grupo que apresentou maiores diferenças estatísticas tanto na parte aérea quanto raízes. Maltose foi o metabólito com uma maior acumulação nos tempos iniciais, enquanto kestose exibiu maior acúmulo nos tempos finais, esse metabolito também contribuiu para separação de perfis metabólicos nos tempos de 48 e 72h das raízes tratadas com DTT e 72h com TM. Enquanto que ácido glicérico e ácido pirúvico mostraram uma contribuição significante nas raízes de DTT nos estágios inicias. Alguns aminoácidos apresentaram um acúmulo nas primeiras horas de tratamento e diminuição de outros nas últimas horas, essa diminuição pode significar uma compensação para as plântulas conseguirem lidar com a condição na qual elas estão submetidas. De modo geral, as raízes das plântulas tratadas com indutores do estresse do RE apresentaram mais diferenças significativas que a parte aérea. Além disso, na parte aérea, o ciclo dos ácidos tricarboxílicos mobiliza o acúmulo de aminoácidos nos estágios iniciais, enquanto que nos estágios mais tardios observa-se um maior acúmulo de açucares. Enquanto que nas raízes observa-se uma inibição tanto da glicólise, ciclo dos ácidos tricarboxílicos e metabolismo de aminoácidos sendo mais evidente em plântulas tratadas com DTT. Isto pode estar relacionado ao fato desse órgão ser o primeiro a ter contato com o estressor e desse modo tentar atenuar os efeitos na parte aérea.
Abstract: Adverse environmental conditions can disturb endoplasmic reticulum (ER) homeostasis, from abiotic stresses such as salinity, drought, high temperatures, as well as biotic stresses, such as pathogens and herbivory. This disturbance can lead to an accumulation of misfolded proteins in the lumen, causing an ER stress condition, and thereby activating a cytoprotective pathway, called Unfolded Protein Response (UPR). ER stress and UPR are also induced, in the laboratory, by several chemicals, such as dithiothreitol (DTT) and tunicamycin (TM). Thus, the aim of this work was the induction of ER stress by DTT and TM, evaluating their morphophysiological and metabolic variations in sorghum shoots and roots. For this, seedlings were germinated three days in distilled water, then transferred to half-strength Clark's solution and subjected to ER stress by adding 10 mM DTT and 2.5 μg / ml TM, individually, for four days and evaluated every 24 hours. The shoots dry mass (SDM) had slight differences only at 24 and 48h, while the shoot length (SL) decreased from 24 h in the treatment with TM and 48 h in the treatment with DTT. On the other hand, roots under DTT and TM showed a considerable decrease in both dry mass and length from 24h. Under DTT, roots showed longer length and less root dry mass than under TM, which had a wider abundance of secondary roots and a longer root hair length than DTT. Amino acids, organic acids, carbohydrates, and other groups of metabolites were significantly increased or reduced by ER stress. The shoots had a modulation of 23 and 13 metabolites by DTT and TM, respectively. In turn, the roots had a modulation 37 and 17 metabolites by DTT and TM, respectively. Carbohydrates were the group that showed the highest statistical differences in both shoot and roots. Maltose was the metabolite with the highest accumulation in the initial stages, while Kestose exhibited the highest accumulation in the final stages. Conversely, it was contributed to the separation of roots metabolic profiles of 48 and 72h under DTT, and 72h under TM. Whereas glycolic acid and pyruvic acid showed a significant contribution to the roots under DTT in the early stages. Some amino acids were accumulated in the first hours but others were decreased in the last hours. In general, the roots of seedlings under both ER stressors showed more significant differences than shoots. Besides, in shoots, the cycle of tricarboxylic acids mobilizes amino acid accumulation in the early stages, while in the later stages there was an accumulation of sugars. In roots, inhibition of both glycolysis, the cycle of tricarboxylic acids, and metabolism of amino acids are observed, being more evident in seedlings under DTT. This may be related to the fact that this organ is the first to have contact with the stressor and thus try to mitigate the effects on the shoots.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/55158
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