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Master's Dissertation
Document
Author
Full name
Gabriel José De Carli
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Ribeirão Preto, 2018
Supervisor
Committee
Pereira, Tiago Campos (President)
Maia, Ivan de Godoy
Silva, Luis Lamberti Pinto da
Simoes, Zila Luz Paulino
Title in Portuguese
Panagrolaimus superbus tolera troca total, homogênea e instantânea de sua matriz de H2O por D2O: estudos de sua aquaporina
Keywords in Portuguese
Anidrobiose
Aquaporina
Óxido de deutério
Panagrolaimus superbus
Abstract in Portuguese
O nematoide de vida livre Panagrolaimus superbus é uma espécie anidrobiótica, ou seja, possui a capacidade de sobreviver ao estresse hídrico extremo adentrando no estado de anidrobiose. Durante tal estado adquiri tolerância a extremos de temperatura (~0 K a +151 °C), pressões hidrostáticas (1,2 GPa) e radiação ionizante. Entretanto, não se sabe qual a tolerância a água deuterada, molécula que possui dois átomos de deutério (isótopo estável e natural do hidrogênio) ao invés do hidrogênio, que em altas concentrações afeta negativamente sistemas biológicos. Além disso, uma vez que o processo de anidrobiose depende do movimento de moléculas de água pela membrana plasmática da célula, não se sabe se os canais responsáveis por este transporte, as aquaporinas, de espécies anidrobióticas possuem alguma particularidade na sua estrutura. Em vista disso, o objetivo deste trabalho visa investigar se em concentrações de 10%, 40% e 99,9% D2O, tanto de modo crônico quanto agudo, P. superbus tem sua viabilidade, crescimento populacional e desenvolvimento alterados. Além disso, a comparação in silico da sequência de aminoácidos (estrutura primária) entre aquaporinas de espécies anidrobióticas e não anidrobióticas, com ênfase nas sequências genéticas de P. superbus foi feita. Os resultados encontrados demonstram a alta tolerância de P. superbus a concentrações relativamente elevadas de D2O, não tendo sua viabilidade e desenvolvimento alterados em nenhum cenário, mesmo com uma troca total, homogênea e instantânea de sua matriz aquosa. Efeitos negativos foram encontrados apenas no crescimento populacional após exposição 10%, 40% e 99,9% D2O, contudo não o inviabilizaram. Ademais, não foram encontradas grandes diferenças entre as sequências primárias de aquaporinas de anidrobiotos e não anidrobiotos, sugerindo que estes canais de água não divergem em estrutura terciária entre tais grupos. Dos dois ESTs encontrados em P. superbus (números de acesso no NCBI: GW411914.1 e GW408200.1) o primeiro deles é o provável representante do gene da aquaporina na espécie, enquanto que o segundo aparenta ser um transcrito não codificante de proteínas.
Title in English
Panagrolaimus superbus tolerates the total, homogeneous and immediate exchange of its H2O matrix to D2O: studies on its aquaporin
Keywords in English
Anhydrobiosis
Aquaporin
Deuterium oxide
Panagrolaimus superbus
Abstract in English
The free-living nematode Panagrolaimus superbus is an anhydrobiotic species, it means that this species has the capacity to survive extreme water stress entering into the state of anhydrobiosis. During such a state, it acquires tolerance to extremes of temperature (~ 0 K to +151 °C), hydrostatic pressures (1.2 GPa) and ionizing radiation. However, the tolerance to deuterium oxide is poorly investigated. This molecule has two atoms of deuterium (natural and stable isotope of hydrogen) rather than hydrogen and in high concentrations negatively affects biological systems. Furthermore, since the process of anhydrobiosis depends on the movement of water molecules across the cell membrane, it is unclear whether the channels responsible for this transport, aquaporins, of anhydrobiotic species have some particularity in their structures. In view of this, the work aims to investigate whether P. superbus has its viability, population growth and development altered at concentrations of 10%, 40% and 99.9% D2O in chronic and acute expositions. In addition, the in silico analyses of amino acid sequence (primary structure) of aquaporins between anhydrobiotic and non-anhydrobiotic species, with emphasis at the P. superbus genetic sequences, were performed. The results demonstrated the high tolerance of P. superbus at high concentrations of D2O, their viability and development did not change in any scenario, even with a total, homogeneous and instantaneous exchange of their aqueous milieu. Negative effects were found only on population growth after exposure to 10%, 40% and 99.9% D2O, although not hindering the procedure. Furthermore, no significant differences were found between the primary aquaporin sequences of anhydrobiotic and non-anhydrobiotic species, suggesting that these water channels do not differ in tertiary structure between such groups. Two ESTs found in P. superbus, (NCBI access numbers: GW411914.1 and GW408200.1): the first likely corresponds to the aquaporin gene in the species, while the second appears to be a noncoding transcript.
 
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Publishing Date
2019-06-11
 
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