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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.11.2006.tde-21082006-170433
Documento
Autor
Nome completo
Karem Guimarães Xavier Meireles
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Piracicaba, 2006
Orientador
Banca examinadora
Labate, Carlos Alberto (Presidente)
Amaral, Weber Antonio Neves do
Consoli, Luciano
Rosado, Sebastião Carlos da Silva
Sousa, Marcelo Valle de
Título em português
Identificação de proteínas expressas na região cambial de Eucalyptus grandis, por espectrometria de massa
Palavras-chave em português
eletroforese em gel
espectrometria de massas
eucalipto
madeira
proteínas de plantas
Resumo em português
O Brasil é um país de vocação florestal, mantendo atualmente grandes áreas reflorestadas com Eucalyptus, cuja madeira é utilizada como matéria-prima em diversas indústrias de base florestal. A projeção é de uma crescente demanda de madeira e, em função disso, é necessário associar novas estratégias aos programas de melhoramento genético, que resultem não somente no aumento da produtividade, como também na adequação de caracteres da qualidade da madeira para um produto final. A qualidade da madeira depende de diversas propriedades do xilema secundário, tecido que constitui a madeira. O desenvolvimento de tecnologias proteômicas, que permitem analisar os genes diretamente ao nível de seus produtos, pode contribuir para o maior entendimento dos processos relacionados à formação da madeira. O objetivo principal deste trabalho foi identificar as proteínas mais abundantemente expressas na região cambial, envolvidas na formação da madeira de Eucalyptus grandis, aos 6,3 anos de idade. A região cambial foi caracterizada por células do câmbio e por células diferenciadas em floema e xilema secundários. A amostragem foi realizada por meio da abertura de painéis nas árvores, seguido da raspagem de sua casca interna e da superfície do fuste. Foram testados dois métodos de extração de proteínas, que utilizam ácido tricloroacético e fenol, respectivamente, a fim de avaliar qual deles proporciona a obtenção de extratos protéicos concentrados e livres de contaminantes. Ensaios foram realizados para ajustar o tempo e o tampão de focalização isoelétrica das proteínas. Um extrato contendo cerca de 500 μg de proteínas foi utilizado para a preparação dos géis 2D de pH 4-7. Dois tipos de coloração de géis foram avaliados. Os spots foram recortados para proceder a digestão tríptica das proteínas. A solução contendo os peptídeos de uma amostra foi analisada por espectrometria de massa. As seqüências experimentais foram contrastadas com uma base de seqüências peptídicas e um banco de ESTs espécie-específico. As imagens dos géis bidimensionais foram analisadas, com a finalidade de fazer inferências sobre o nível de expressão de cada proteína identificada na região cambial, como também correlacioná-la com a expressão de seu transcrito correspondente. O método com fenol mostrou-se o mais eficiente para extrair proteínas da região cambial. Foi observado que as proteínas foram totalmente focalizadas a 74.000 Vh. A coloração com Coomassie Brilliant Blue G-250 permitiu a revelação de um número maior de spots e mostrou-se compatível com a espectrometria de massa. A análise LC/MS/MS das amostras permitiu a identificação de 69 spots, correspondendo a 41 proteínas distintas da região cambial, sendo 34,15% delas, representadas em múltiplos spots, As proteínas identificadas exercem seu papel biológico na produção de energia (22%), em processos celulares (19,5%), como componentes estruturais (17,1%), nos metabolismos de aminoácidos (14,6%) e macromolecular (19,5%), e no transporte de moléculas (2,4%). Oito spots mostraram similaridade de seqüências em ambas bases de dados, mas nenhuma função foi atribuída a eles. A análise da correlação revelou uma tendência para um grupo restrito de proteínas, de que os transcritos que se mostraram pouco abundantes corresponderam a proteínas altamente expressas na região cambial.
Título em inglês
Identification of proteins expressed in the cambial region of Eucalyptus grandis, by mass spectrometry
Palavras-chave em inglês
bidimensional electrophoresis
Eucalyptus
mass spectrometry
proteome
wood
Resumo em inglês
Brasil is a country with forestry inclination, currently keeping large areas planted with Eucalyptus, which wood is used as raw material in several forest-based industries. The projection is an increasing demand of wood and, as a function of it, it is necessary to link new strategies to the programs of genetic improvement that result not only in the increase of the productivity, but also in the adequacy of characters of wood quality for a final product. The wood quality depends on several properties of secondary xylem, a tissue that forms the wood. The development of proteomic technologies, which permit to analyze directly the genes at their products’ level, can contribute to a better comprehension of the processes related to the wood formation. The main objective of this work was to identify the most abundant proteins expressed in the cambial region that are involved in the Eucalyptus grandis wood formation at 6.3 years of age. The cambial region was characterized by cambium cells differentiated into secondary phloem and xylem. The sampling was performed by means of opening panels in the trees, followed by rubbing their internal barks and the stem surface. Two protein extraction methods were tested. These methods use trichloroacetic acid and phenol, respectively, in order to evaluate which one proportionates the acquisition of concentrated proteic extracts and is free from contaminants. Essays were performed to adjust the time and the buffer for isoelectric focus of proteins. Extracts containing around 500 μg of protein were used to prepare 2D gels with pH ranging from 4 to 7. Two types of gel staining were evaluated. The spots were cut out in order to obtain the tripitic digestion of the proteins. The solution containing peptides from each sample was analyzed by mass spectrometry. The experimental sequences were contrasted in a peptidic sequences base and in a speciespecific ESTs. The bidimensional gels images were analyzed in order to make inferences about the level of expression of each protein identified in the cambial region, as well as to correlate them with the expression of its corresponding transcript. The method using phenol showed to be more efficiently to extract proteins from the cambial region. It was observed that the proteins were totally focused at 74,000 Vh. The staining with Coomassie Brilliant Blue G-250 allowed the revealing of a higher number of spots and showed to be compatible with mass spectrometry. The LC/MS/MS sample analyses allowed the identification of 69 spots, corresponding to 41 different proteins from the cambial region, where 34.15% of them were represented in multiple spots. The identified proteins play their biological role in the production of energy (22%), in cellular processes (19.5%), as structural components (17.1%), in metabolism of aminoacids (14.6%) and macromolecular metabolism (19.5%), and in the transportation of molecules (2.4%). Eight spots showed similarity in sequences in both databases, but no function was attributed to them. The correlation analysis revealed a tendency for a restrict group of proteins, whose transcripts showed a little abundant, corresponds to proteins highly expressed in the cambial region.
 
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KaremMeireles.pdf (1.54 Mbytes)
Data de Publicação
2006-08-22
 
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