Caracterização de parâmetros mitocondriais em células de Araucaria angustifolia (Bertol.) Kuntze com diferentes potenciais embriogênios e efeitos do estresse por variação de temperatura

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Furlanetto, Ana Luiza Dorigan de Matos
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFPR
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1884/83484
Resumo: Orientadora: Profª. Dr.ª Silvia Maria Suter Correia Cadena
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spelling Martinez, Glaucia ReginaUniversidade Federal do Paraná. Setor de Ciências Biológicas. Programa de Pós-Graduação em Ciências (Bioquímica)Cadena, Silvia Maria Suter Correia, 1967-Furlanetto, Ana Luiza Dorigan de Matos2023-12-15T15:50:55Z2023-12-15T15:50:55Z2018https://hdl.handle.net/1884/83484Orientadora: Profª. Dr.ª Silvia Maria Suter Correia CadenaCoorientadora: Profª. Drª. Glaucia Regina MartinezSupervisores no Exterior: Ian Max Møller e Tinna Ventrup Stevnsner - Department of Molecular Biology and Genetics, Aarhus UniversityTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas (Bioquímica). Defesa : Curitiba, 21/05/2018Inclui referências: p.91-102Resumo: A exploração da Araucaria angustifolia (Bertol.) Kuntze levou essa espécie a ser classificada como criticamente em perigo de extinção. Esse quadro é agravado pelas variações climáticas, como o aquecimento global, e pela ineficiência dos métodos tradicionais de conservação e propagação da espécie. Assim, este estudo teve como objetivo avaliar, em culturas embriogênicas de A. angustifólia, os efeitos da variação da temperatura sobre funções ligadas a provisão de energia, ao estresse oxidativo e a mecanismos de reparo do DNA. Ainda, foram caracterizadas algumas funções mitocondriais de células embriogênicas de A. angustifolia responsivas (SE1) e não responsivas (SE6) a fatores de maturação. A exposição ao frio (4°C, por 24h e 48h), não alterou a viabilidade e morfologia das culturas embriogênicas, mas foi capaz de aumentar os níveis de H2O2 (35%), para ambos os tempos, e promover uma elevação de 14% e 23% da lipoperoxidação, em 24h e 48h de exposição, respectivamente. As defesas enzimáticas antioxidantes foram alteradas, sendo negativamente moduladas as enzimas catalase, peroxidase e NAD(P)H desidrogenases mitocondriais externas e, positivamente, as enzimas pertencentes ao ciclo ascorbato-glutationa (APX e DHAR). Ocorreu também um aumento da massa mitocondrial em 173% e 136% para 24h e 48h, respectivamente. De forma semelhante, a exposição ao calor levou a um quadro de estresse oxidativo. O pré-tratamento em temperaturas de 30°C-37°C, causou uma redução de 40% na viabilidade celular e, discreta redução na atividade das enzimas de reparo do DNA celular do sistema BER (~15% para a AP endonuclease). Já para as enzimas de reparo mitocondriais, a dU glicosilase foi a mais sensível a inativação, sendo a AP endonuclease a mais estável. A partir destes resultados é possível concluir que temperaturas extremas, tanto baixas (4ºC), como altas (30-37°C), induzem ao estresse oxidativo em Araucária, sugerindo sua vulnerabilidade às variações climáticas e contribuindo assim para a compreensão das vias envolvidas na superação desse tipo de estresse, fornecendo subsídios para o desenvolvimento de métodos eficazes de micro propagação in vitro. Além disso, as atividades do sistema BER em resposta ao estresse térmico são mostradas pela primeira vez para esta gimnosperma. Os ensaios com as linhagens responsivas (SE1) e não responsivas (SE6) a fatores de maturação, no estado de proliferação, evidenciaram maior densidade (~50%), porém, menor volume mitocondrial (~28%) para a linhagem SE6, que também apresentou um aumento na velocidade respiratória (~50%, estado 3). Os níveis de espécies reativas de oxigênio total e NAD(P)H total foram reduzidos em relação a SE1. Para a linhagem SE6, a atividade das enzimas antioxidantes foi maior. Curiosamente as NAD(P)H internas foram ativadas por cálcio exclusivamente em SE1. Estes resultados evidenciam diferenças importantes entre as duas linhagens em relação às funções mitocondriais e a atividade do sistema enzimático antioxidante, que podem estar envolvidas na responsividade destas células aos fatores de maturação e, consequentemente, em sua capacidade de proliferação.Abstract: A. angustifolia is currently classified as a critically endangered species by the IUCN (International Union for Conservation of Nature) red list of threatened species. This threat is worsen by the gradual increasing in the global temperature and by the inefficiency of methods for conservation and propagation. Thus, the aim of this study was to evaluate, in embryogenic cultures of A. angustifolia, the effects of temperature variation on functions related to energy provision, oxidative stress and mechanisms of DNA repair. Furthermore, some mitochondrial functions of embryogenic cells of A. angustifolia that are responsive (SE1) and nonresponsive (SE6) towards maturation factors were characterized. Cold stress (4°C, 24h and 48h) did not change the viability and cell morphology; however, it was able to increase H2O2 levels (35%) for both conditions and to promote an enhancement of lipoperoxidation by 14% and 23% for 24 h and 48h of exposure, respectively. Antioxidant enzymes catalase, peroxidase and mitochondrial NAD(P)H external dehydrogenases were negatively modulated, while enzymes of ascorbate-glutathione cycle (APX and DHAR) were positively modulated. There was also an increase in mitochondrial mass by 173% and 136% after 24h and 48h, respectively. Similarly, the exposure to heat induced oxidative stress. Treatment with temperatures of 30-37°C reduced cells viability by ~40% and promoted a slight decrease of the activity of cellular DNA repair enzymes of BER system (~ 15% for cellular AP endonuclease). For mitochondrial repair enzymes, dU glycosylase was the most sensitive to inactivation by temperature and AP endonuclease the most stable. These results show that both extreme temperatures, low (4ºC) and high (30-37°C), induce oxidative stress in Araucaria, pointing to its vulnerability to climatic changes. They also evidenced certain pathways involved in the overcoming of this type of stress and contribute for the development of effective methods for in vitro micropropagation. In addition, the activities of BER system in response to heat stress are shown for the first time for this gymnosperm. The assays with responsive (SE1) and non-responsive (SE6) embryogenic cultures, in the proliferative phase, evidenced higher mitochondrial density (~50%) but lower mitochondrial volume (~28%) for SE6 in comparison to SE1. A higher respiratory rate for state 3 (~50%) was also observed for SE6 cells. However, the levels of total reactive oxygen species and total NAD(P)H (~30%) were reduced in relation to SE1. The activity of antioxidant enzymes was increased in SE1 embryogenic cultures. Interestingly, internal NAD(P)H dehydrogenases were activated by calcium only in this cell line. These results evidence significant differences between SE1 and SE6 embryogenic cultures regarding mitochondrial functions and activity of antioxidant enzymes, which may be involved in the responsiveness of these cultures to the maturation treatments and, consequently, in their proliferative capacity.1 recurso online : PDF.application/pdfAraucaria angustifóliaBioquimicaBioenergéticaGimnospermaDNAEstresse oxidativoCaracterização de parâmetros mitocondriais em células de Araucaria angustifolia (Bertol.) Kuntze com diferentes potenciais embriogênios e efeitos do estresse por variação de temperaturainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALR - T - ANA LUIZA DORIGAN DE MATOS FURLANETTO.pdfapplication/pdf3259469https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/83484/1/R%20-%20T%20-%20ANA%20LUIZA%20DORIGAN%20DE%20MATOS%20FURLANETTO.pdf07ccd36eedf6a5ff6108707a1ffaa694MD51open access1884/834842023-12-15 12:50:55.372open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/83484Repositório de PublicaçõesPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestopendoar:3082023-12-15T15:50:55Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
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